CN106569250B - 一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铀矿山水冶厂浸出矿浆铀浓度在线分析测量技术领域，具体涉及一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置及使用方法。本发明通过动态捕获235U的γ特征峰185.7keV在躲到谱中的位置，并且确定ROI值，进而确定铀峰面积，解决了温度变化、高压电源变化、光电倍增管增益变化、电子学线路的漂移等对测量结果的影响，提高了仪器测量的稳定性和可靠性，本装置不采用复杂负反馈温度补偿方法，而是采用计算机跟踪235U的γ特征峰，确定测量位置，图2和图3说明了235U的γ特征峰在随着温度变化的情况，但只要确定了235U的γ特征峰，就能够准确的测量铀浓度。

Description

一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置及使用方法
技术领域
本发明属于铀矿山水冶厂浸出矿浆铀浓度在线分析测量技术领域，具体涉及一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置及使用方法。
背景技术
目前，铀矿山水冶厂的浸出矿浆铀浓度测量领域，国外主要有软γ吸收的的方法，X荧光分析方法，缓发中子分析方法，γ能谱法，分光光度法等。国内铀矿山水冶厂浸出矿浆的铀浓度监测没有在线分析的仪器或装置。
在铀矿山水冶厂中，矿浆中的铀浓度在线分析一直是一个难题，其原因如下：
(1)颗粒细小的铀矿浆在浸出过程中，处于高酸浸出过程，温度较高，基本在60℃左右，且在强大的气流作用下，浸出矿浆翻滚剧烈，对探头的磨损、腐蚀非常厉害，而且探头很容易结垢，因此，对探头的耐磨损性能、耐腐蚀性能、耐高温性能和抗结垢性能要求较高。
(2)矿浆中固液比变化较大，且其中杂质含量变化较大，探头容易结垢等原因，导致软γ吸收的的方法测量铀浓度的仪器无法长期在线浸入浸出矿浆中使用。
芬兰的奥特昆姆(outokumpu)公司，有用于测量矿浆中有色金属浓度的浸入式探头，采用γ荧光方法，该探头目前没有在我国铀浸出工序中使用；缓发中子分析方法有资料介绍在法国水冶厂使用，该装置有中子辐射，目前该方法应用于我国测井技术，在水冶厂，该种方法没有应用；以上几种方法均需要用到人工放射性，需要进行辐射防护和增加使用者的管理成本，所以应用受到一定的限制；而分光光度和比色法，受浸出溶液的杂质、浊度的影响较大，也无法长期在线浸入浸出矿浆中使用，所以国内一直没有能浸入铀矿浆中在线检测铀浓度的仪器或装置。
我国铀矿水冶厂浸出矿浆中的铀浓度在线检测，国内没有现成的仪器或者装置，实际生产中又非常需要的。目前只能人工取样分析，不能满足矿浆浸出工序过程自动控制的需要，工艺要求是浸出过程中进行在线矿浆铀浓度分析。
因此，亟需研制一种测量装置，结合γ能谱法，浸入式探头，直接插入铀浸出矿浆中，以实现在线检测矿浆浸出铀浓度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种旋转机构控制装置，从而解决传统的电磁兼容性差、功耗大的问题。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置，本测量装置由NaI(Tl)探测单元、采用步进电机驱动的可控235U校准源、电机轴护套、MCA脉冲幅度多道分析器、计算机组成；
NaI(Tl)探测单元，由NaI(Tl)晶体、光电倍增管、电子学单元和输出信号线组成；
NaI(Tl)的探测单元的外套为聚四氟护套；
NaI(Tl)探测单元的输出信号线一路通过供电线与电源连接，另一路与脉冲电路连接后接入MCA脉冲幅度多道分析器，将NaI(Tl)探测单元的输出信号线通过航空密封插头旋紧密封；
测量时235U校准源发出的185.7keV的γ射线，穿透电机轴护套和聚四氟护套进入NaI(Tl)晶体，在NaI(Tl)晶体中激发出的光子通过与NaI(Tl)晶体耦合的光电倍增管探测并放大，经过电子学单元输出到脉冲电路和MCA脉冲幅度多道分析器中，由计算机获取此时235U的185.7keV的特征峰在MCA脉冲幅度多道分析器中的位置；
在NaI(Tl)晶体旁安装采用步进电机驱动的可控235U校准源，包括步进电机、驱动丝杠、铅环、235U校准源、铅块；铅环采用聚四氟乙烯包裹；步进电机的驱动线与电机驱动连接；
235U校准源的初始位置在铅环中，通过设置在235U校准源下端的铅块和其外围的铅环屏蔽235U校准源，使装置在测量过程中屏蔽235U校准源对测量结果的影响。
进一步的，如上所述的一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置，通过步进电机和驱动丝杠将235U校准源从铅环中伸出和隐藏；当隐藏时，铅的厚度设计对235U的衰减到99％以上。
进一步的，如上所述的一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置，235U校准源的γ特征峰为185.7keV，其单位时间计数值达到50cps以上。
一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置使用方法，包括以下步骤：
(1)浸出矿浆存储在浸出塔中，在浸出塔的顶部开孔，将NaI(Tl)探测单元、步进电机驱动的可控235U校准源和电机轴护套，浸入到浸出矿浆中，
(2)将NaI(Tl)探测单元、步进电机驱动的可控235U校准源和电机轴护套与浸出塔的顶部连接的开孔位置处用密封圈、密封垫中的一种结合螺钉以及法兰密封；
(3)在开始测量铀浓度之前，首先通过步进电机带动驱动丝杆，将235U校准源移出铅环，使235U的校准源发出的185.7keV的γ射线，穿透电机轴护套和聚四氟护套进入NaI(Tl)晶体，激发出光子进而由与NaI(Tl)晶体耦合的光电倍增管探测并放大，经过电子学单元输出到脉冲电路和MCA脉冲幅度多道分析器中，由计算机获取此时235U的185.7keV的特征峰在MCA脉冲幅度多道分析器中的位置并记忆该位置；
(4)由步进电机带动驱动丝杠，将235U校准源收回到铅环中，在铅块和铅环的共同屏蔽下，235U校准源所发出的γ射线不能进入到NaI(Tl)晶体中，此时探测器探测的为浸出液中放射性γ射线的信号并且传输到MCA脉冲幅度多道分析器中，读取步骤(3)中计算机记忆的235U校准源在MCA脉冲幅度多道分析器中的位置，通过设定感兴趣区，读取相应的计数值，从而计算相应的铀浓度。
本发明技术方案的有益效果在于：
1)溶液中的杂质含量、固液比变化对测量结果影响较小；
2)测量结果不受浸出矿浆溶液温度变化的影响；
3)装置具有抗结垢功能；
4)不使用人工放射源；
5)测量装置的探头部分可以直接插入浸出矿浆中测量，无需取样。
附图说明
图1为铀矿山矿浆在线铀浓度测量装置示意图；
图2为20℃时235U校准源在多道能谱分析器上的道位置；
图3为60℃时235U校准源在多道能谱分析器上的道位置。
图中：浸出塔1、浸出矿浆2、NaI(Tl)晶体3、光电倍增管4、聚四氟护套5、螺钉6、电子学单元7、航空密封插头8、步进电机9、法兰10、电机轴护套11、驱动丝杠12、铅环13、235U校准源14、铅块15、电源16、脉冲电路17、电机驱动18、MCA脉冲幅度多道分析器19、计算机20。
具体实施方式
下面通过附图和具体实施例对本发明技术方案进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置，本测量装置由NaI(Tl)探测单元、采用步进电机驱动的可控235U校准源、电机轴护套11、MCA脉冲幅度多道分析器19、计算机20组成；
NaI(Tl)探测单元，由NaITl晶体3、光电倍增管4、电子学单元7和输出信号线组成；
NaITl的探测单元的外套为聚四氟护套5；
NaI(Tl)探测单元的输出信号线一路通过供电线与电源16连接，另一路与脉冲电路17连接后接入MCA脉冲幅度多道分析器19，将NaI(Tl)探测单元的输出信号线通过航空密封插头8旋紧密封；
235U校准源14的γ特征峰为185.7keV，其单位时间计数值达到50cps以上，测量时235U校准源14发出的185.7keV的γ射线，穿透电机轴护套11和聚四氟护套5进入NaI(Tl)晶体3，在NaI(Tl)晶体3中激发出的光子通过与NaITl晶体3耦合的光电倍增管4探测并放大，经过电子学单元7输出到脉冲电路17和MCA脉冲幅度多道分析器19中，由计算机20获取此时235U的185.7keV的特征峰在MCA脉冲幅度多道分析器中的位置；
在NaI(Tl)晶体旁安装采用步进电机驱动的可控235U校准源，包括步进电机9、驱动丝杠12、铅环13、235U校准源14、铅块15；铅环13采用聚四氟乙烯包裹；步进电机9的驱动线与电机驱动18连接；
235U校准源14的初始位置在铅环13中，通过设置在235U校准源14下端的铅块15和其外围的铅环13屏蔽235U校准源14，使装置在测量过程中屏蔽235U校准源14对测量结果的影响。
本装置使用时通过步进电机9和驱动丝杠12将235U校准源14从铅环13中伸出和隐藏；当隐藏时，铅的厚度设计对235U的衰减到99％以上。
本发明一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置使用方法，包括以下步骤：
(1)浸出矿浆存储在浸出塔1中，在浸出塔的顶部开孔，将NaI(Tl)探测单元、步进电机驱动的可控235U校准源和电机轴护套11，浸入到浸出矿浆2中，
(2)将NaI(Tl)探测单元、步进电机驱动的可控235U校准源和电机轴护套11与浸出塔的顶部连接的开孔位置处用密封圈、密封垫中的一种结合螺钉6以及法兰10密封；
(3)在开始测量铀浓度之前，首先通过步进电机9带动驱动丝杆12，将235U校准源14移出铅环13，使235U的校准源发出的185.7keV的γ射线，穿透电机轴护套11和聚四氟护套5进入NaI(Tl)晶体3，激发出光子进而由与NaITl晶体耦合的光电倍增管4探测并放大，经过电子学单元7输出到脉冲电路17和MCA脉冲幅度多道分析器19中，由计算机20获取此时235U的185.7keV的特征峰在MCA脉冲幅度多道分析器19中的位置并记忆该位置；
(4)由步进电机9带动驱动丝杠12，将235U校准源14收回到铅环13中，在铅块15和铅环13的共同屏蔽下，235U校准源14所发出的γ射线不能进入到NaITl晶体3中，此时探测器探测的为浸出液中放射性γ射线的信号并且传输到MCA脉冲幅度多道分析器中，读取步骤(3)中计算机20记忆的235U校准源14在MCA脉冲幅度多道分析器19中的位置，通过设定感兴趣区，读取相应的计数值，从而计算相应的铀浓度。
本发明通过动态捕获235U的γ特征峰185.7keV在躲到谱中的位置，并且确定ROI值，进而确定铀峰面积，解决了温度变化、高压电源变化、光电倍增管增益变化、电子学线路的漂移等对测量结果的影响，提高了仪器测量的稳定性和可靠性，本装置不采用复杂负反馈温度补偿方法，而是采用计算机跟踪235U的γ特征峰，确定测量位置，图2和图3说明了235U的γ特征峰在随着温度变化的情况，但只要确定了235U的γ特征峰，就能够准确的测量铀浓度。

Claims (4)

1.一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置，其特征在于：
本测量装置由NaI(Tl)探测单元、采用步进电机驱动的可控235U校准源、电机轴护套(11)、MCA脉冲幅度多道分析器(19)、计算机(20)组成；
NaI(Tl)探测单元，由NaI(Tl)晶体(3)、光电倍增管(4)、电子学单元(7)和输出信号线组成；
NaI(Tl)探测单元的外套为聚四氟护套(5)；
NaI(Tl)探测单元的输出信号线一路通过供电线与电源(16)连接，另一路与脉冲电路(17)连接后接入MCA脉冲幅度多道分析器(19)，将NaI(Tl)探测单元的输出信号线通过航空密封插头(8)旋紧密封；
测量时235U校准源(14)发出的185.7keV的γ射线，穿透电机轴护套(11)和聚四氟护套(5)进入NaI(Tl)晶体(3)，在NaI(Tl)晶体(3)中激发出的光子通过与NaI(Tl)晶体(3)耦合的光电倍增管(4)探测并放大，经过电子学单元(7)输出到脉冲电路和MCA脉冲幅度多道分析器中，由计算机获取此时235U的185.7keV的特征峰在MCA脉冲幅度多道分析器中的位置；
在NaI(Tl)晶体旁安装采用步进电机驱动的可控235U校准源，包括步进电机(9)、驱动丝杠(12)、铅环(13)、235U校准源(14)和铅块(15)；铅环(13)采用聚四氟乙烯包裹；步进电机(9)的驱动线与电机驱动(18)连接；
235U校准源(14)的初始位置在铅环(13)中，通过设置在235U校准源(14)下端的铅块(15)和235U校准源(14)外围的铅环(13)屏蔽235U校准源(14)，使装置在测量过程中屏蔽235U校准源(14)对测量结果的影响。
2.如权利要求1所述的一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置，其特征在于：通过步进电机(9)和驱动丝杠(12)将235U校准源(14)从铅环(13)中伸出和隐藏；当隐藏时，铅的厚度设计对235U的衰减到99％以上。
3.如权利要求1所述的一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置，其特征在于：235U校准源(14)的γ特征峰为185.7keV，其单位时间计数值达到50cps以上。
4.一种在线铀矿山浸出矿浆铀浓度测量装置使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)浸出矿浆存储在浸出塔(1)中，在浸出塔的顶部开孔，将NaI(Tl)探测单元、步进电机驱动的可控235U校准源和电机轴护套(11)，浸入到浸出矿浆中，
(2)将NaI(Tl)探测单元、步进电机驱动的可控235U校准源和电机轴护套(11)与浸出塔的顶部连接的开孔位置处用密封圈、密封垫中的一种结合螺钉(6)以及法兰(10)密封；
(3)在开始测量铀浓度之前，首先通过步进电机(9)带动驱动丝杠(12)，将235U校准源(14)移出铅环(13)，使235U的校准源发出的185.7keV的γ射线，穿透电机轴护套(11)和聚四氟护套(5)进入NaI(Tl)晶体(3)，激发出光子进而由与NaI(Tl)晶体耦合的光电倍增管(4)探测并放大，经过电子学单元(7)输出到脉冲电路(17)和MCA脉冲幅度多道分析器(19)中，由计算机(20)获取此时235U的185.7keV的特征峰在MCA脉冲幅度多道分析器(19)中的位置并记忆该位置；
(4)由步进电机(9)带动驱动丝杠(12)，将235U校准源(14)收回到铅环(13)中，在铅块(15)和铅环(13)的共同屏蔽下，235U校准源(14)所发出的γ射线不能进入到NaI(Tl)晶体(3)中，此时探测器探测的为浸出液中放射性γ射线的信号并且传输到MCA脉冲幅度多道分析器(19)中，读取步骤(3)中计算机(20)记忆的235U校准源(14)在MCA脉冲幅度多道分析器(19)中的位置，通过设定感兴趣区，读取相应的计数值，从而计算相应的铀浓度。
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