Способ определения зольностиугля

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз Советскик Социалистических республик(31) РС 3760 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 300781, Бюллетень Йо 28Дата опубликования описания ЗЦ 0781 Иностранцы а. джон Стэнли Ватт и нилин Леонида трднитио " -м.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОЛЬНОСТИ УГЛЯ Изобретение относится к методам радиационного анализа веществ и может использоваться для определения зольности угля или кокса по прохождению или рассеянию рентгеновского5 или гамма-излучения.Точное знание состава угля нли кокса очень существенно в процессе подготовки руды и жля других производств, использующих их, с точки зрения получения стабильного состава шихты или вырабатываемого продукта.Каменный угол и кокс состоят из собственно угольного вещества (кислорода и горючих веществ - углерода, 15 водорода и небольшого количества азота и серы) и минерального (в основном негорючего силиката алюминия и других силикатов, а также небольшого количества частично горючего сульфида железа). Зола представляет собой окисленный негорючий остаток после сгорания угля и по составу близка к минеральному веществу,25Точное знание содержания минерального вещества в угле необходимо с точек зрения добычи, подготовки и использования угля. Особые преимущества дает непрерывный контроль состава угля в процессах его промыв О ки, составления смесей, производстве кокса, управления питанием силовых установок, плавки металлов и произ-водства газа.Уголь имеет различный минералогический состав с широким диапазоном размеров частиц, он промывается для уменьшения содержания минерального вещества и получения более однородного продукта, а также смешивается для придания ему свойств, необходимых для различных его применений; Если содержание минерального вещества контролируется непрерывно, то и процессы промывки и смешивания лучше уПравляются, а продукт получается более однородным, с меньшим содержанием мйнеральиого вещества и, следовательно, с лучшими свойствами,Известны непрерывные и экспрессные способы опреДеления содержания золы в каменном угле, основанные иа рассеянии В-частиц или на прохождении и рассеянии рентгеновского или гамма-излучения, в которых средний атомный номер минеральных составляющих вьые атомного номера угольного вещества,а взаимодействие В- и у -лучей с атомами зависит от атомного номера.Поэтому применение способа определения содержания золы в каменномугле с помошью рентгеновского излучения, а также гамма-излучения низкой энергии нежелательно в случаях,когда содержание железа в минеральном веществе непостоянно, а такжеесли размеры частиц угля недостаточно малы. Также не рекомендуется практическое применение способа определения содержания эолы с достаточнойточностью с использованием нейтронной аппаратуры, в особенности дляэкспресс-анализа.Наиболее близким по техническойсущности к.предлагаемому являетсяспособ определения зольности угля,заключающийся в том, что уголь облучают рентгеновским или гамма-излучением двух различных энергий, регистрируют прощедшее или рассеянное излучение каждой энергии и по полученным 20данным определяют зольность угля 51.Однако данный способ не позволяетполучить высокую точность при измерении содержания золы в угле.Цель изобретения - повышение точ- рности анализа.Поставленная цель достигается тем,что в способе определения зольностиугля, заключающемся в том, что уголь облучают рентгеновским или гамма-излу-З 0чением двух различных энергий и регистрируют прошедшее или рассеянное излучение каждой энергии, величиныэнергий излучения выбирают таким образом что поглошение излучения на)единицу веса угля группой минеральныхсоставляющих угля отлично от поглощения излучения на единицу веса угольным веществом для каждой энергии иотносительное поглощение на единицувеса угла излучения одной энергии 40 группой минеральных составляющих и угольным веществом отлично от относительного поглощения на единицу веса излучения другой энергии.Предлагаемый способ осуществляют 4 следующим образом.Концентрацию минеральных составляющих в каменном угле или коксе определяют из результата измерения прохождения или рассеяния рентгеновского или гамма-излучения первой энергии, выбранной таким образом, что имеет место значительная разница в поглощений излучения на единицу веса в угольном и в минеральном ве-ществах, в сочетании со вторым измерением прохождения или рассеяния рентгеновского или гамма-излучения второй энергии, выбранной таким образом, что поглощение излучения на единицу веса в угольном вешестве бб значительно отличается от поглощения в минеральном, а относительное поглощение на единицу веса в минеральном и в угольном вешествах при первой энергии значительно отличается от от- Я носительного поглошения при второйэнергии.Концентрацию минеральных составляющих определяют с помощью вышеупомянутых измерений в сочетании с одним или более дополнительным измерением, выбранным из измерений веса наединицу плоШади, или величины, пропорциональной указанной, или измерений объемной плотности, Обычно требуется только одно из этих двухизмерений,В одном случае содержание золыопределяется из двух измерений рассеяния рентгеновского или гамма-излучения низкой энергии при различных энергиях без использования дополнительных .измерений, если геометрия источника,образца и детектора выбрана такимобразом, что интенсивность рассеяниядля излучения обеих энергий практически не зависит от объемной плотности каменного угля или изменяетсяодинаково при изменении объемнойплотности.Если содержание влаги в угле иливодорода в угольном веществе заметноизменяется, то увеличения точностиопределения содержания золы можнодостичь, сочетая предлагаемый способс измерением содержания влаги иливодорода известными способами, аименно рассеянием или прохождениемнейтронов, регистрацией гамма-излучения, возникающего при поглощениинейтронов водородом.Предлагаемый способ частично компенсирует изменения количества других элементов, а именно кальция илисеры в минеральном вешестве, которыеимеют высокий массовый коэффициентпоглощения по сравнению со среднимдля других составляющих минеральноговещества, и, следовательно, улучшаетточность анализа содержания минерального вещества и эолы,Более высокую чувствительность кизменению содержания эолы имеет способ, использующий прохождение рентгеновского или гамма-излучения низкой энергии, которым можно определять содержание золы в каменном угленепосредственно в массиве,. т,е. вшпуре.Предлагаемый способ применяетсядля анализа каменного угля непосредственно на конвейере, в лотке илив трубе. Уголь при этом может бытьсухим или в виде суспензии, большимикусками или тонко помолот. Крометого, способ 1 применяется для непрерывного анализа угля на содержаниезолы и для анализа дискретных пробугля.Величины низкой энергии рентгеновского или гамма-излучения -выбираютсяисходя из конкретных условий, Например, в случае использования рентге.новского или гамма-излучения низкойэнергии для определения содержания золы в каменном угле, находящемся на ленточном конвейере, энергия рентгеновского излучения выбирается такой, что в толще слоя угля происходитзаметное поглощение, обеспечивающее высокую чувствительность к изменению содержания золы, однако при. этом необходимо также существенное прохождение излучения сквозь слой угля для точного измерения интенсивности прохождения лучей.В качестве источников рентгеновского и гамма-излучений низкой энергии для проведения анализа используют следующие радиоизотопы: Ащ - 241, Сд - 153, Сд - 109, Сщ - 244, Рц - 238 15 и Со - 57. Они могут быть использованы и как источники прямой радиации, и как источники для облучения мишеней, вторичное излучение которых может иметь шйрокий диапазон проме- Щ жуточных энергий. Для получения гамма- излучения используют Ва, Си Со, Наряду с радиоизотопными источниками могут быть использованы вакуумные, на они значительно сложнее и дороже.В случае непрерывного контроля радиоизотопные источники и детекторы преимущественно располагаются влинию параллельно движению углядля того, чтобы уголь находился в поле зрения каждой системы источник- детектор одинаковое время.Если предлагаемый способ используется для анализа угля на ленточном конвейере, то в некоторых случаях 35 необходимо компенсировать изменение толщины конвейерной ленты, для чего эта толщина непрерывно измеряется, например, с помощью обычной радиоизотопной аппаратуры при обратном 4 О ходе конвейерной ленты.П р и м ер. Уголь 1 (см,чертеж) находится на движущейся конвейерной ленте 2 и просвечивается двумя пучками рентгеновского или гамма-излу 45 чения, формируемыми в.параллельные пучки свинцовыми экранами 3 таким образом, что попадание рассеянных углем лучей в детектор маловероятно, Первый луч идет от источника 4 рентгеновского излучения, имеющего энер- О гию около 30 кэВ,и регистрируется сцинтилляционным детектором 5. Второй луч идет от источника б, представляющего собой Ваи Ащ, и регистрируется другим сцинтилляцион-ф 55 ным детектором 7. Ваизлучает гамма-излучение с энергией 356 кэВ и другими энергиями, а Ащ гамма-излучение с энергией 59,5 кэВ.Небольшой экран размещен вокруг ис- д точника с Ва, чтобы уменьшить интенсивность излучаемого Ва гамма-излучения низкой энергии (менее 100 кэВ), попадающего на детектор 7, и, таким образом, повысить чувствительность к гамма-излучениюс энергией 59,5 кэв,Электронная аппаратура, используемая со сцинтилляционными детекторами 5 и 7, состоит из высоковольтного блока 8 для поляризации сцинтилляционных детекторов, усилителей 9, одноканальных анализаторов 10 или дискриминатора 11 для выбора амплитуд импульса, соответствующих принимаемому рентгеновскому или гамма-излучению, а также промежуточных блоков 12 для связи выходов блоков 10 и 11 с цифровым вычислителем 13, который масштабирует электрические импульсы и вычисляет содержание эолы.Формула изобретенияСпособ определения зольности угля, заключающийся в облучении угля, рентгеновским или гамма-излучением двух различных энергий и регистрации прошедшего или рассеянного излучения каждой энергии, по результатам которой судят о зольности угля, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,. с целью повышения точности анализа, величины энергий излучения выбирают таким образом, что поглощение излучения на единицу веса угля группой минеральных составляющих угля отлично от поглощения излучения на единицу веса угольным веществам для каждой энергии и относительное поглощение на единицу веса угля излучения одной энергии группой минеральных составляющих и угольным веществом отлично от относительного поглощения на единицу веса излучения другой энергии.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Сааегоп д,Е. Иеаьцгевепй о 1 АьЬ Сопйепй апд Са 1 ог 1 Гс Ча 1 це о 5 Соа и 1 Ь йадоьо 1 орс 1 пь 1 гцщепсь.Ргос.2-пд Вущр. оп ЕОЧ-Епегду Х-апд СащааБоцгсеь епд Арр 1 сеопт Ацвсп, Техас, ИагсЬ,. 1967, ОйИ-10,2,1967, р,903.2. Йаду ИЧегда й, Резегапайоп о 1 АьЬ Сопсепйв оУ Соаь Ьу СЬе бащщагау Тгапьщвьоп ИеБод. йадовооое 1 песгцаепйь и пдцейгу апдСеорЬуь 1 се, Ргос. бущр. Иагаваи., 1965, 1, 3 АЕЕ, Чеппа, 1966, р. 245.3. Саве гоп Э,Г С 1 ауйи С.С,йадо 1 ьойоре 1 пьйгцвепйв, РегдааопРгеья, ОхГогд, 1971, р,99,4, йЬодее д.й, ес а. А Соа 1-АяЬИоп ог иг,Ь Сои Ререпдапсе оп АьЬСоаооьсоп. йад 1 ояойоре пясгцщеп 1 ь10 852185 11 п пЬцеегу апЬ Сеорпув 1 св. Ргос. 5. Авторское свидетельство СССРЗуар. Чагьач, 1965, 1, ЗАЕЕ, Ч 1 еппа, 9 129355, кл. 6 01 М 23/02, 19601966, р. 447. (прототип). Составитель К. КононовИермеаатайн ЙФред И. Голинка Корректор С. Шекм Редак каэ ЕЕ ФЕЮаФю шш Юшт,вЕ шЕшьашш шюал ППП "Патентф,г. ужгород, ул, Проектная,08/90 ВНИИ п 113035Подписикомитета СССРи открнтийсная наб д. 4/5 Тираж 907Государственногоелам изобретенийМосква, Ж, Рауш