CN112444532B - 一种在线测量烧结料中全铁含量的方法 - Google Patents

一种在线测量烧结料中全铁含量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在线测量烧结料中全铁含量的方法。烧结料中主要成分是铁元素，烧结混合料中铁元素的波动会对烧结生产工艺产生巨大的影响。本发明通过中子场的变化检测烧结混合料中铁元素含量。其特点在于采用透射式检测方法，可对流经分析仪的物料进行全断面、无间断、实时检测。加入了水分检测单元，消除了水分变化对检测结果的影响，具有较强的现场适应性。本发明硬件成本相对较低，可广泛应用在各种规模的烧结配料工艺点，提升烧结配料的自动化程度，也可以应用在铁矿石的选矿工艺点，实时在线检测铁矿石中的全铁含量。

Description

一种在线测量烧结料中全铁含量的方法
技术领域
本发明涉及一种工业在线检测方法，具体是一种依靠中子技术检测烧结料中铁元素含量的方法。
背景技术
烧结料中的全铁检测在烧结生产工艺中具有非常重要的作用，及时有效的检测烧结混合料中的全铁含量，有利于控制烧结成品矿的全铁含量，从而保证高炉的顺行，提升炼铁工厂的自动控制程度。目前在线检测烧结料全铁含量主要有X荧光法、电子对法、中子活化法。X荧光属于表面测量方法，受料型变化影响较为严重，无法真正实现高精度在线检测全铁含量。电子对法利用铁原子和高能γ射线发生相互作用时，产生电子对效应的几率远远大于矿石中的其它元素，对湮没辐射和散射光子的混合谱进行解析，就可得到铁品位值，这种方法属于透射式检测方法，受料型变化影响较小，非常适合在线检测烧结料中的全铁含量，但是这种方法需要高能γ放射源—镭源，目前这种放射源属于高毒放射源，已经禁止在工业现场使用。中子活化法可以实现对烧结混合料进行全元素分析，且其分析精度较高，目前已经在国内一些大型钢厂得到应用，但其造价较高，一些小规模的烧结厂无法承受其高昂的成本。本发明内容介绍了一种低成本、透射性的在线全铁检测方法，可广泛应用于各种规模的烧结配料工艺中。
发明内容
烧结料的主要成分为铁质原料、氧化钙、氧化硅、水，其成分表见表1。烧结料中主要元素为Fe、Ca、Si、H、O，各元素原子比例、中子吸收截面数据见表2。从表2中我们可以看到对中子吸收贡献最大的元素是Fe元素，其次为H元素，而H元素主要来自于烧结料中的水分。如果已知烧结料中的水分含量，则可以通过检测烧结料中的中子通量变化检测Fe元素含量。
Figure 20696DEST_PATH_IMAGE001
Figure 320965DEST_PATH_IMAGE002
Figure 666496DEST_PATH_IMAGE003
如图1所示，在烧结料输运皮带物料上方安装中子源，此中子源可为中子发生器、同位素中子源。在皮带下方安装中子探测器，形成透射式中子检测装置。皮带空载时中子探测器计数率记为变量N0，皮带负载时中子探测器计数率记为变量N。在烧结料输运皮带上安装水分检测装置，实时检测烧结料中水分含量，记为变量Moi。在输运皮带上安装皮带秤，实时检测皮带载荷，记为变量load。
Fe元素计算公式如下：
Figure 895483DEST_PATH_IMAGE004
式中k、a、b为拟合参数，可通过标定拟合实验获得。
这种检测方法适用于检测不含其它大中子截面元素的烧结料原料，常见的大中子吸收截面元素见表3，B元素、Cl元素、Ni元素、Mn元素在烧结料中含量极其小，其影响可忽略不计。国内的钒钛铁矿中含有较多的Ti元素和V元素，本发明方法不适合检测含钒钛铁矿石的烧结混合料。
有益效果：
可有效地实现在线实时检测烧结混合料中的Fe元素含量。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为本发明的测量原理示意图。
1皮带秤，2 中子源，3中子探测器，4水分仪，5输运皮带。
具体实施方式
在烧结料配料的二混工艺点后（此处工艺点的水分含量波动较小）的输运皮带上加装皮带秤，皮带秤可以是核子型皮带秤、压力传感器型皮带秤或激光皮带秤等皮带载荷计量工具，皮带秤实时在线检测皮带上的烧结混合料的载重，记为皮带载荷变量load；
在皮带秤后加装中子透射装置，距离皮带秤1—3米。中子透射装置由中子源和中子探测器组成，如图1所示，中子源与中子探测器分别置于皮带的上下两侧，图1中中子源位于皮带的上方，也可对换中子源与中子探测器的相对位置。中子源可为中子发生器、同位素中子源。当输运皮带空载时中子探测器计数记为N0，输运皮带负载时中子探测器计数记为N；
在中子透射装置后的输运皮带上加装水分检测装置，也可人工定时取样化验烧结混合料水分（二混后工艺点水分波动相对较小），得到水分变量Moi；
将皮带载荷变量load、中子计数率变量N0、N、水分变量Moi代入公式
Figure 896937DEST_PATH_IMAGE005
计算Fe元素含量。
式中k、a、b为拟合参数，可通过标定拟合实验获得。

Claims (1)

1.一种在线测量烧结料中全铁含量的方法，其特征在于：
包含皮带秤、中子源、中子探测器、水分检测装置；
在烧结料配料的二混工艺点后的输运皮带上加装皮带秤，皮带秤实时在线检测皮带上的烧结混合料的载重，记为皮带载荷变量load；
在皮带秤后加装中子透射装置，距离皮带秤1—3米； 中子透射装置由中子源和中子探测器组成，中子源与中子探测器分别置于皮带的上下两侧； 当输运皮带空载时中子探测器计数记为N0，输运皮带负载时中子探测器计数记为 N；
在中子透射装置后的输运皮带上加装水分检测装置，得到水分变量Moi；
将皮带载荷变量load、皮带空载中子计数率变量N0、皮带负载中子计数率变量N、水分变量Moi代入公式
Figure 423336DEST_PATH_IMAGE001
计算Fe元素含量；
式中k、a、b为拟合参数，通过标定拟合实验获得。
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