CS232406B1

CS232406B1 - Method of paralell sulphur and ashes determination in coal

Info

Publication number: CS232406B1
Application number: CS803084A
Authority: CS
Inventors: Liboslav Simon; Jan Hally; Libuse Barcalova
Original assignee: Liboslav Simon; Jan Hally; Libuse Barcalova
Priority date: 1980-05-04
Filing date: 1980-05-04
Publication date: 1985-01-16
Also published as: CS308480A1

Abstract

Způsob současného stanovení obsahu pyritické síry a popela v uhlí, zejména v uhelném vrtu, je založen na postupu, při kterém se vzorek uhlí ozáří energeticky měkkým zářičem gama, následně se detekuje a stanoví hodnota vybuzeného charakteristického záření železe a současně hodnota rozptýleného záření, načež se nalezená hodnota charakteristického záření železa oróvná s předem stanovenými regresními řivkami obsahu pyritické síry v uhlí a nalezená hodnota rozptýleného záření porovná s předem stanovenými regresními křivkami obsahu popela v uhlí a zjistí obsah síry a popela. Způsob analýzy uhlí podle vynálezu je vhodný předevěím tehdy, je-li v něm přítomné železo vázáno hlavně v sulfidické formě.Method for simultaneous determination of pyritic content sulfur and ash in coal, in particular in a coal borehole, it is based on the process at where the coal sample is irradiated energetically with a gamma radiator, then it is detected and determines the excited characteristic value iron radiation and at the same time value scattered radiation, whereupon it is found the value of characteristic iron radiation with predetermined regression pyritic sulfur content in coal and the scattered radiation found with pre-determined regressions the ash content of the coal and find out sulfur and ash content. The method of analyzing coal according to the invention is particularly suitable when it is present iron bound mainly in sulphide form.

Description

Vynález se týká způsobu stanovení obsahu pyritické síry a popelnatosti v uhlí, a to jak v laboratoři, tak v terénu u těžebních mechanismů nebo ve vrtech a řeží problém jejich současného stanovení.The present invention relates to a method for determining the pyritic sulfur content and ash content of coal, both in the laboratory and in the field, in the case of extraction mechanisms or wells, and to solve the problem of their simultaneous determination.

V hornictví a geologickém průzkumu uhelných ložisek, podobně i v úpravnách uhlí se v současné době používají rozličné typy radiometrických a spektrometrických analyzátorů pro zjišťování obsahu popela v uhlí, založených bu3 ne odrazu nebo zpětném rozptylu záření beta, gama nebo X nebo na absorpci těchto tří druhů záření ve stacionárních nebo v dynamických podmínkách.Various types of radiometric and spectrometric analyzers are currently used in mining and geological exploration of coal deposits, as well as coal treatment plants, to detect ash content in coal based either on reflection or backscattering of beta, gamma or X radiation or on the absorption of these three types radiation in stationary or dynamic conditions.

Na těchto principech jsou založeny jednotlivé jaderné metody, z nichž pouze metoda isotopické rentgenfluorescenční analýzy splňuje možnost stanovení obou výSe uvedených nerostných složek vedle sebe. Při použití této metody se využívá v součesné době k buzení rentgenfluorescenční ho záření v terénu předevěím isotropiokých zdrojů s vymezeným sjbektrem energií elektromagnetického záření, tj. zhruba od 2,0 keV do 150 keV a při aplikacích v laboratořích kromě těchto zdrojů také rentgenových lamp.Individual nuclear methods are based on these principles, only the method of isotopic X-ray fluorescence analysis fulfilling the possibility of determining the two mineral components mentioned above side by side. This method is currently used to excite X-ray fluorescence radiation in the field, primarily by isotropic sources with a defined electromagnetic radiation energy spectrum, ie from about 2.0 keV to 150 keV, and for laboratory applications in addition to these sources, X-ray lamps.

Jako detektorů záření se používá scintilačních počítačů pro fluorescenční záření vlnových délek od 0,25 nm čili pro prvky s atomovým číslem Z 21, v posledních letech i pro Z=16 čili pro siru, tj. pro záření X o vlnové délce A = 0,54 nm až do A = 0,85 nm, tj. pro velmi malé energie záření X při normálním tlaku,Výhodu mají proporcionální počítače s beryliovým okénkem, jimiž lze zjišťovat spolehlivě např. vlnové délky s A = 0,85 nm, což odpovídá.Izotopu hliníku, tj. Z = 13. Výhodou těchto detektorů je jejich tepelná nezávislost, takže lze jich používat v geofyzikálních sondách do vrtů. Polovodičové detektory mají i při nejlepším energetickém rozlišení zatím stále malé terénní využití, ale uplatňuji se v laboratořích.Scintillation counters are used as radiation detectors for fluorescent radiation of wavelengths from 0.25 nm or for elements with atomic number Z 21, in recent years also for Z = 16 or for sulfur, ie for X radiation with wavelength A = 0, 54 nm up to A = 0.85 nm, ie for very low energy X radiation at normal pressure. Isotope of aluminum, ie Z = 13. The advantage of these detectors is their thermal independence, so they can be used in geophysical well probes. Even with the best energy resolution, semiconductor detectors still have little field use, but I work in laboratories.

Nevýhodou výše uvedených způsobů je omezená oblast jejich použití v terénu. Ani jeden z uvedených způsobů neumožňuje stanovit obě výše uvedené nerostné složky v uhlí vedle sebe a současně s výjimkou metody rentgenfluorescenční analýzy, s jejíž pomocí se doposud obě stanovení současně vedle sebe neprováděla. Citlivost o přeanost tohoto druhu analýzy se mění s atomovým číslem určovaného prvku a je ovlivněna také přítomností jiných prvků; analýza je zvláště obtížné pro prvky s nižší atomovou vahou ve směsi s prvky o vyěěí atomové váze a zase naopak; v našem případě leží tedy na hranici možnosti spolehlivá detekce fluorescenčního záření např. síry vedle obsahu popela v měřeném uhlí.A disadvantage of the above methods is their limited field use in the field. Neither of these methods makes it possible to determine both of the above-mentioned mineral constituents in coal side by side and, at the same time, with the exception of the X-ray fluorescence analysis method, whereby both determinations have not been carried out simultaneously. The sensitivity of the accuracy of this kind of analysis varies with the atomic number of the element to be determined and is also influenced by the presence of other elements; the analysis is particularly difficult for lower atomic weight elements mixed with higher atomic weight elements and vice versa; In our case, reliable detection of fluorescent radiation, eg sulfur, lies next to the ash content in the measured coal.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem současného stanovení obsahu pyritické síry a popela v uhlí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že měřený vzorek se umístí na hlavici rentgenfluorescenční sondy, ozáří pomocí měkkého zářiče game a měří se epektrum fluorescenčního záření obou stanovovaných složek postupně nebo se celá rentgenfluorescenční sonda s nejméně dvoukanálovým spektrometrem, přičemž jeden kanál spektrometru je energeticky nastaven na měření v oblasti spektra železa a druhý spektra popela, konstruo váná pro použití do uhelného vrtu, se umístí do vrtu a měří se spektrum fluorescenčního záření stanovovaných složek současně jednotlivými kanály spektrometru, načfež se vyhodnotí za použiti předem naměřených regrezních křivek obsah pyritické síry a popela v uhlí, přitom obsah síry se určí nepřímo podle obsahu železa.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the method of simultaneous determination of the pyritic sulfur and ash content of coal according to the invention, which consists in placing the measured sample on the X-ray probe head, irradiating with a soft game emitter and measuring the fluorescence a whole X-ray fluorescence probe with at least a two-channel spectrometer, one spectrometer channel being energetically set to measure in the region of the iron spectrum and the other ash spectra designed for use in a coal well, placed in the well and measuring the fluorescence spectrum of the components The pyrometer and ash content of the coal is determined indirectly by the iron content.

Vynález déle vychází z poznatku, že použitím např. izotopického zdroje záření gama ²^®Pu s využitím K čáry železa o energii 6,4 keV lze stanovit pyritiokou síru nepřímo podle obsahu železe a tak up.ustit od použití rentgenfluorescenčních filtrů.The invention has long been based on the discovery that, for example, using an isotopic gamma- ^2- pu radiation source using a 6.4 kV iron K line, pyritic sulfur can be determined indirectly according to the iron content, thus avoiding the use of X-ray fluorescent filters.

Vzorek uhlí odebraný přímo ze lžíce bagru či jiného těžebního mechanismu se rozetře v třecí misce či rozemele v přenosném mlýnu a vsype do měřicí misky, která se umístí na hlavici rentgenfluorescenční sondy. Budicí záření vyvolané např. redionuklidem ^®Pu dopadá na analyzovaný vzorek.A sample of coal taken directly from the bucket of an excavator or other extraction mechanism is spread in a mortar or ground in a portable mill and poured into a measuring bowl, which is placed on the X-ray probe head. The excitation radiation induced by, for example, the redionuclide ^ ®Pu falls on the analyzed sample.

V tomto vzorku budí charakteristické záření, převážně Fe a rozptyluje se Koherentním a Comptonovým rozptylem. Charakteristické záření Fe, zaregistrované detektorem, je úměrné obsahu Fe ve vzorku. Z tohoto údaje lze určit množství pyritické síry. Hustota, proudu zpětné rozptýleného záření je úměrná obsahu popela v uhlí.In this sample, it excites characteristic radiation, predominantly Fe, and is scattered by Coherent and Compton scattering. The characteristic Fe radiation registered by the detector is proportional to the Fe content of the sample. From this data, the amount of pyritic sulfur can be determined. The density of the backscattered radiation stream is proportional to the ash content of the coal.

Charakteristické záření železa a rozptýlené záření lze zaregistrovat a rozlišit např. pomocí scintilačního detektoru a amplitudového analyzátoru.The characteristic iron and scattered radiation can be detected and distinguished, for example, by means of a scintillation detector and an amplitude analyzer.

Výhodou vynálezu je nejen jednoduchost a rychlost stanoveni dvou nerostných složek vedle sebe současně, ale vyloučení použití rentgenfluorescenčních filtrů, což právě pro terénní využití vynélezu je velmi významné. Použije-li se vícekanálového analyzátoru, např. dvoukanálového spektrometru je možno podle četností z jednoho kanálu (energetické nastavení ne spektrum železa) odečíst obsah pyritické síry v uhlí a předem naměřené regresní křivky pro daný druh měřeného uhlí a právě tak odečíst obsah popela z četnosti impulsů z druhého spektrometrického kanálu, energeticky nastaveném na spektrum popela V Uhlí.The advantage of the invention is not only the simplicity and speed of determination of two mineral components side by side at the same time, but the elimination of the use of X-ray fluorescent filters, which is very important for the field use of the invention. If a multi-channel analyzer is used, eg a two-channel spectrometer, it is possible to read the content of pyritic sulfur in coal and pre-measured regression curves for a given type of coal, as well as the ash content from the pulse frequency from a second spectrometric channel, energetically set to the ash spectrum in Coal.

Připojený výkres představuje spektrum jednotlivých vzorků uhlí.The attached drawing represents a spectrum of individual coal samples.

Na výkresu jsou zobrazena spektra charakteristického a rozptýleného záření vybuzeného ve vzorcích uhlí zářením ^®Pu.’ Jako detekční systém byl použit scintilační detektor s jednokanálovým amplitudovým analyzátorem. Na ose X je vynášena hodnota dolní diskriminační hladiny analyzátoru ve voltech. Tato hodnota je úměrná energii dopadajícího záření. Na ose Y je vynášen počet impulsů, zaregistrovaných v příslušném okně za jednu sekundu.The spectra of characteristic and scattered radiation excited in coal samples by ^ ®Pu radiation are shown in the drawing. 'A scintillation detector with a single channel amplitude analyzer was used as the detection system. The X-axis plots the analyzer's lower discriminatory level in volts. This value is proportional to the energy of the incident radiation. The number of pulses registered in the respective window per second is plotted on the Y axis.

Křivky 1 ež 6 zobrazují spektra charakteristického a rozptýleného záření vzorků, jejichž chemické složení je udáno v připojené tabulce. Křivka j_ odpovídá vzorku, který obsahuje nejmenší množství popela a také nejmenší množství pyritu. Křivka £ odpovídá vzorku uhlí, který obsahuje největší množství pyritu.Curves 1 through 6 show spectra of characteristic and scattered radiation of samples whose chemical composition is given in the attached table. The curve 1 corresponds to a sample containing the least amount of ash and also the least amount of pyrite. The curve 6 corresponds to a coal sample containing the largest amount of pyrite.

Porovnáni výsledků chemické analýzy vzorků uhlí a metodou podle vynálezu přináší následující tabulka:The following table compares the results of chemical analysis of coal samples with the method according to the invention:

Vzorek Křivka Sample Curve Chemická analýza % hmot. Chemical analysis% wt. Xzotopická rentgenfluores. analýza % hmot. Xzotopic X-rayfluores. % wt. Popel Ash FeS₂ FeS ₂ Popel Ash Pyrit Pyrite 1 1 16,19 16.19 0,93 0.93 17,02 17.02 1 ,05 1, 05 2 2 25,63 25.63 2,92 2.92 24,86 24.86 2,68 2.68 3 3 27,70 27.70 5,22 5.22 28,61 28.61 5,99 5.99 4 4 34,78 34.78 6,07 6.07 35,07 35.07 7,13 7.13 5 5 36,60 36.60 9,66 9.66 35,25 35.25 . 9,14 . 9.14 6 6 - - 50,12 50.12 - - 48,14 48.14

Z porovnání údajů v tabulce vyplývá, že pro jednotlivá stanovení procentická chyba nepřesahuje i 2 % hmot.The comparison of the data in the table shows that the percentage error for individual determinations does not exceed 2% by weight.

Způsob podle vynálezu lze využít všude při analýze uhlí, je-li v něm přítomné pouze v sulfid!cké formě.The process according to the invention can be used everywhere in the analysis of coal if it is present only in sulphide form.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for the simultaneous determination of the content of pyritic sulfur and ash in coal by X-ray fluorescence analysis, in particular in a coal well, in which a coal sample is irradiated with an energetic soft gamma emitter, characterized by detecting and determining the excited characteristic iron. whereupon the non-ferrous iron radiation value is compared with the predetermined regression curves of the pyritic sulfur circulation in coal and the found diffuse radiation value is compared with the predetermined regression curves of the ash content in the coal to determine the sulfur and ash content.