CS235723B1

CS235723B1 - Způsob současného stanovení obsahu arzénu a pyritické síry, případně i obsahu popela v uhlí

Info

Publication number: CS235723B1
Application number: CS18082A
Authority: CS
Inventors: Liboslav Simon; Tomas Cechak; Jan Hally; Libuse Barcalova
Original assignee: Liboslav Simon; Tomas Cechak; Jan Hally; Libuse Barcalova
Priority date: 1982-01-08
Filing date: 1982-01-08
Publication date: 1985-05-15

Abstract

Vynálezem je způsob současného stanovení obsahu arzénu a pyritické síry, případně i obsahu popela v uhlí. Metoda dovoluje současné stanovení As, pyritické síry a popela v uhlí. Současné stanovení se provádí spektrální izotopovou rentgenfluorescenční analýzou za použití proporcionálního detektoru, jehož konstrukce je prostá železa, stanovení pyritické síry 3e provádí nepřímo stanovením obsahu železa. K odlišení jednotlivých složek se používá Rossových filtrů a propustnosti 5»98 až 6,57 keV pro železo a 10,5 až 11,1 keV pro arzén. Měření lze provádět jedno- a vícekanálovým spektrometrem. Vynález je určen pro využití v provozních podmínkách.

Description

Vynález se týká současného stanoveni obsahu arzénu a pyritické síry, případně i obsahu popela včetně pyritické síry v uhlí, a to jak v laboratoři, tak v terénu, tj· u těžebních mechanismů nebo ve vrtech, a řeší problém rychlého stanovení složek.

V hornictví, v geologickém průzkumu uhelných ložisek i přímo v těžebních vrtech, právě tak i v úpravnách uhlí se používají v současné době rozličné typy radiometrických a spektrometrických analyzátorů pro zjištování popela v uhlí. Jiná metoda, kromě izotopové rentgenfluorescenčnx analýzy, zvláště pomocí její spektrální modifikace^ nesplňuje možnost stanovení výše uvedených nerostných složek vedle sebe a současně. Z ČS autorského osvědčení č.

Ηθ& j® známo současně stanovit vedle sebe pyritickou síru a obsah popela. Uvedený vynález používá jako detektoru scintilačního počítače, takže umožňuje stanovit pyritickou síru nepřímo přes železo podle rentgenfluorescenčního spektra železa v pyritu a podle spektra rozptýleného záření gama též obsah popela v uhlí. Uvedeným způsobem však nelze stanovit pyritickou síru a arzén vedle sebe.

V současné sobě se používá jako detektorů záření jednak scintilačnich počítačů pro excitované charakteristické· záření X pro prvky s atomovým číslem Z - 16 čili pro síru, tj. pro záření X o velmi malé energii fluorescenčního záření 6,4 keV čáry železa, resp. pro záření I o vlnové délce - 0,54 mm až do — 0,85 mm, tedy pro velmi malé energie zářeni X při normálním tlaku, které se již absorbuje vzduchem. Dále se používají polovodičové detektory, které mají i při nejlepšim energetickém rozlišení zatím omezené možnosti svého použití v terénu. Proto se uplatňují jen v laboratořích jako stacionární detektory. Proporcionální počítače s beryliovým okénkem, jimiž lze zjišťovat atomově lehké prvky, včetně arzénu, mají přednost v tom, že jsou teplotně nezávislé, takže lze je možno používat i v provozních podmínkách.

235 723

Nevýhodou scintilačních, polovodičových a stávajících proporcionálních detektorů je omezená oblast jejich použití v terénu.

Ani jeden z uvedených způsobů neumožňuje v současné době stanovit pyritickou siru a ar-ién, připadně ještě obsah popela v uhlí,# současně a vedle sebe přímo v terénních podmínkách, např, v provozu úpraven či přímo u těžebních mechanismů nebo přímo ve vrtu. Metodu spektrální isotopové rentgenfluorescenční analýzy lze použít jen v případě speciální úpravy vlastního proporcionálního detekroru.

Uvedené nedostatky zmenšuje způsob stanovení obsahu arzenu, síry a popřípadě popela v uhlí rentgenfluorescenční analýzou podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vzorek uhlí se ozáří energeticky měkkým zářičem gama, následně se detekuje a stanoví. pomocí proporcionálního detektoru, jehož konstrukce je prostá železa, hodnota, charakterického vybuzeného záření arzenu za použi tí Rossových filtrů o propustnosti 10,5 až 11,1 keV, hodnota vybuzeného charakterisfcého záření železa za použití Rossových filtrů o propustnosti 5,98 až 6,57 keV a popř. hodnota rozptýleného záření gama, přesahujícího energii 12 keV, načež se nalezená hodnota charakteristického záření arzenu porovná s předem stanovenými regresivními křivkami obsahu arzénu v uhlí, nalezená hodnota charakteristického záření železa porovná s předem stanovenými regresními křivkami obsahu pyritické síry v uhlí a popřípadě hodnota rozptýleného záření gama s regresními křivkami obsahu popela v uhlí a zjistí obsah arzenu, síry a popřípadě popela.

Způsob stanovení lze uskutečnit též tak, že vzorek uhlí se měří jednokanálovým spektrometrem a že stanovení arae^znu, železa a popela se provádí postupně po výměně Rossových filtrů.

Výhodou způsobu podle vynálezu je jednoduchost a rychlost stanovení v podstatě až tří nerostných složek vedle sebe současně přímo v terénních podmínkách. Další předností je, měří-li se stále stejný druh uhlí z určitého ložiska, kde obsah železa je malý nebo je vedle arzénu jediným těžším prvkem, že lze upustit od použití Rossových filtrů o propustnosti 5,98 až 6,57 keV.

Na připojeném výkresu je znázorněno ' charakteristické rentgenfluorescenční spektrum uhlí. Počtem impulsů N detektoru

235 723 v závislosti na propustnosti uváděné v KeV vynikají vrcholy K Fe železa, K As arzenu a rozptýlené záření o energii nad 12 keV, odpovídající obsahu popela.

Vlastní měření se provádí tak, že vzorek uhlí, zpravidla předupravený, se umístí v měřicím systému a ozáří měkkým záři238 čem gama, například izotopem plutonia Pu. Nejdříve se stanoví obsah pyritické síry nepřímo přes železo s použitím Cr-Mn Rossova filtru, potom obsah arsenu s použitím dvojice filtrů Ga-Ge. Měřicí rentgenfluorescenční sonda může být konstruována i pro použití ve vrtech, v tomto případě je vlastní měřicí systém napojen na nejméně dvoukanálový spektrometr, jehož jeden energetický kanál je energeticky nastaven na fluorescenční spektrum, jeho spektrální vrchol železa a druhý energetický kanál je nastaven na spektrální vrchol rozptýleného spektra záření gama použitého zářiče, čili na rozptýlené spektrum popeloviny v uhlí, takže s použitím dříve naměřených regresních křivek lze vyhodnotit obsah pyritické síry nepřímo přes železo a zároveň obsah popela v uhlí. Po výměně dvojice filtrů Cr-Mn, jimiž se provedla selekce K^Fe v pyritu za dvojici filtrů Ga-Ge, provede se tímtéž způsobem stanovení obsahu arzenu podle K^As.

Operace způsobem podle vynálezu jsou časově nenáročné a umož * f nují v rozmezí 40 minut stanovit obsah pyritické síry a arzenu, popř. obsah popela současně, včetně předpřípravy vzorku, tzn. semletí vzorku uhlí pod 0,2 mm a jeho vysušení pod 6 % vody. Vlastní měření nepřesáhne dobu jedné minuty, v případě malých koncentrací ar»enu pět minut a lze takto měřit celé série vzorků.

Po odebírání vzorku uhlí, např. u výchozu dopravního pásu u těženího mechanismu spočívá příprava vzorku pro měření v následující předúpravěj v předsušení v libovolné analytické sušárně pod 6 ik obsahu vody, tj. cca 30 minut a v semletí v přenosném mlýnku na zrnitost pod 0,2 mm, tj. cca 15 až 20 sec. Takto upravený vzorek se vloží do měřícího systému pro rentgenfluorescenění měření, kde detektor je proporciální počítač.

Oako Rossova filtru s propustností 5,98 až 6,57 keV se obvyk le používá Cr-Mn filtru, jako filtru o propustnosti 10,5 až 11,1 keV se obvykle používá filtru Ga-Ge.

V případě použití Cr-Mn filtrů zjistíme spektrální levý vrchol fluorescenčního záření K železa čili obsah pyritické

235 723 siry a podle pravého spektrálního vrcholu rozptýleného záření gama ^QPu celkový obsah popela·

Při použití vícekanálového spektrometru je možné z naměřených četností impulsů z jednoho kanálu a z druhého kanálu odečíst obsah pyritické síry a obsah ar23nu v uhlí podle předem zjištěné regresní křivky pro daný druh naměřeného uhlíj tak např. u tříkanálového spektrometru lze odčítat postupně pyritic kou síru z prvého kanálu, pak arzén z druhého a nakonec obsah popela z třetího energetického kanálu· účinky vynálezu lze seznat z tabulky výsledků analýzy uh? provedené klasickou chemickou analýzou a metodou podle vynález

Přiklad

Metodou podle vynálezu byl obsah arzénu srovnán s výsledky chemické analýzy u šesti vzorků hnědých uhlí, podobně obsahu síry a obsahu popela, jak vyznačuje tabulka:

vzorek uhlí	chemická analýza AA (%)	metoda podle vynálezu Αβ ή)
1	0,0510	0,0617
2	0,1330	0,1413
3	0,2050	0,2175
4	0,3170	0,3035
5	0,4090	0,4258
6	0,5305	0,5623
	^Spyrit	^Spyrit
1	1,75	1.60
2	2,10	2,25
3	1,30	1,45
4	3,40	3,05
5	2,70	2,65
6	4,15	3,90

235 723

	popel (;ó)	'íiiriínriiifii'	.£iXUÍ'J-»±iar^í.ti.v.·'7 .-1·rJÍ-	popel (%)
1	25,45			í	>6,03
2	29,6?			£	>9,15
3	. 34,72			3	14,17
4	30,65			2	11.24
5	23,45			£	Ϊ9.05
6	29,16			1	>9,95

/

Ze srovnání vyplývá, Že pro koncentráte arsenu v uhlí had 0,1 % nepřesahuje procentická chyba 4 1Ů % Váhových & přO kehtentraci do 0,1 % argenu nepřesáhne chyba Stanoveni 4 20 % váhových metodou podle vynálezu# Způsob podle vynálezy slouží k rychlému stanovení arsenu, pyritické.siřy a popř# popěla V uhlí# Oé Výhodný fc použití především v převozních podmínkách#

Claims

1. Způsob současného stanovení obsahu arzénu a pyrické síry a popřípadě popela v uhlí rentgenofluorescenční analýzou, při níž se vzorek uhlí ozáří energeticky měkkým zářičem gama, vyznačený tím, že se detekuje a stanoví pomocí proporcionálního detektoru, jehož konstrukce je prostá železa, hodnota charakteristického vybuzeného záření arzénu za použití Rossových filtrů o propustnosti

10,5 až 11,1 keV, hodnota vybuzeného charakteristického záření železa za použití Rossových filtrů o propustnosti 5,98 až 6,57 ksV a popř. hodnota rozptýleného záření gama, přesahujícího energii 12 keV, načež se nalezená hodnota charakteristického záření arzénu porovná s předem stanovenými regresními křivkami obsahu arzénu v uhlí, nalezená hodnota charakteristického záření železa porovná s předem stanovenými regresními křivkami obsahu pyritické síry v uhlí a popřípadě hodnota rozptýleného záření gama s regresními křivkami obsahu popela v uhlí a zjistí obsah arzénu, síry a popřípadě popela.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že při použití jednokanálového spektrometru se záření detekuje a stanovuje postupně za výměny Rossových filtrů.