CS241733B1

CS241733B1 - Equipment for radiometric measurement of bulk material separation

Info

Publication number: CS241733B1
Application number: CS842769A
Authority: CS
Inventors: Jiri Thyn; Phan Xuan; Gabriel Kratochvil
Original assignee: Jiri Thyn; Phan Xuan; Gabriel Kratochvil
Priority date: 1984-04-12
Filing date: 1984-04-12
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS276984A1; CS242032B1; CS923284A1

Abstract

Řešení se týká radiometrického měření rozdružování směsí sypkých materiálů, obsahujících anorganický materiál aspoň jako jednu složku, jako je tomu například u krmivových směsí. Zařízení sestává z nádobky na vzorek se dnem propouštějícím radioaktivní záření, z plošného zdroje radioaktivního záření a jeho detektoru, a z přítlačného zařízení udržujícího konstantní plošnou hmotnost. Podstatou této experimentální metody je měření zeslabení záření po průchodu vrstvou proměřované směsi. Hlavní podstata je však ve využití experimentálních hodnot ověřování. Četnost fotonů záření gama potom přímo udává obsah částic vybrané složky směsi.The solution concerns radiometric measurement of the separation of mixtures of loose materials containing inorganic material as at least one component, such as feed mixtures. The device consists of a sample container with a bottom that transmits radioactive radiation, a surface source of radioactive radiation and its detector, and a pressure device maintaining a constant surface weight. The essence of this experimental method is the measurement of the attenuation of radiation after passing through a layer of the measured mixture. However, the main essence is the use of experimental verification values. The frequency of gamma radiation photons then directly indicates the particle content of the selected mixture component.

Description

Řešení se týká radiometrického měření rozdružování směsí sypkých materiálů, obsahujících anorganický materiál aspoň jako jednu složku, jako je tomu například u krmivových směsí. Zařízení sestává z nádobky na vzorek se dnem propouštějícím radioaktivní záření, z plošného zdroje radioaktivního záření a jeho detektoru, a z přítlačného zařízení udržujícího konstantní plošnou hmotnost. Podstatou této experimentální metody je měření zeslabení záření po průchodu vrstvou proměřované směsi. Hlavní podstata je však ve využití experimentálních hodnot ověřování. Četnost fotonů záření gama potom přímo udává obsah částic vybrané složky směsi.The invention relates to radiometric measurement of the separation of bulk material mixtures containing inorganic material as at least one component, as is the case with feed mixtures, for example. The apparatus consists of a sample container with a radio-transmissive bottom, a surface source of radioactive radiation and a detector thereof, and a pressing device maintaining a constant basis weight. The essence of this experimental method is measuring the attenuation of radiation after passing through the layer of the measured mixture. However, the main point is to use experimental verification values. The gamma photon frequency then directly indicates the particle content of the selected component of the mixture.

Vynález se týká zařízení pro radiometrické měření rozdružování směsí sypkých materiálů, zejména pro hodnocení segregace krmných směsí metodou prozařování.The invention relates to a device for radiometric measurement of the separation of bulk material mixtures, in particular for the evaluation of segregation of feed mixtures by the radiation method.

Krmné směsi obsahují obilniny jako podstatnou část, dále anorganické látky a tzv. doplňkové organické látky — biofaktory. Uvedené složky se směšují a homogenizují v diskontinuálních a kontinuálních směšovačích tak, aby krmná směs měla normou předepsané složení. Při směšování a míšení složek v mísiči, ale i při dopravě vyrobené směsi nebo při plnění a vyprazdňování zásobníků dochází k relativnímu pohybu částeček jednotlivých složek. Podle povahy tohoto pohybu a podle vlastností pohybujících se částeček dochází k jejich míšení nebo rozdružování (Sommer K.: Mechanisms of powder mixing and demixing, I.C.E. Symp. ser. No. 65, Birmingham 1981 j. Proces rozdružování znehodnocuje jakost vyráběné krmné směsi, proto je nutné jej analyzovat, aby bylo možno správně konstruovat mísiče a další zařízení. Rozdružování je velice komplikovaný proces, který není snadné řešit teoretickým způsobem ani při jednoduchých dvousložkových směsích, takže pro řešení praktických případů jsou důležité experimentální metody, které umožňují hodnotit změnu složení směsi jako důsledek míšení nebo rozdružování. Z metod promísení a rozdružování se dosud nejlépe osvědčily tzv. radioindikátorové metody (Thýn Hodnocení míšení a rozdružování sypkých hmot radioaktivními metodami, Radioisotopy 24, 307 — 349, 1983 j, při nichž se určitá část podstatné minerální složky směsi nahradí radioaktivně značenou minerální složkou, která se pak účastní procesu míšení a rozdružování.Feed mixtures contain cereals as a substantial part, as well as inorganic substances and so-called organic additives - biofactors. Said components are mixed and homogenized in batch and continuous mixers so that the compound feed has a prescribed composition. When mixing and mixing the components in the mixer, but also during the transport of the produced mixture or when filling and emptying the containers, the relative movement of the particles of the individual components occurs. Depending on the nature of this movement and the properties of the moving particles, they are mixed or separated (Sommer K .: Mechanisms of Powder Mixing and Demixing, ICE Symp. Ser. No. 65, Birmingham 1981). Separation is a very complicated process that is not easy to solve theoretically even with simple two-component mixtures, so experimental methods that make it possible to evaluate the composition change as Of the mixing and separating methods, the so-called radio-indicator methods (Thýn Evaluation of Mixing and Separation of Bulk Materials by Radioactive Methods, Radioisotopes 24, 307- 349, 1983), have been the best so far. the mineral components of the mixture are replaced by a radiolabelled mineral component, which then participates in the mixing and separating process.

Provádí se to buď kontinuálním sledováním „koncentrace“ radioindikátoru detekcí záření přes stěny zařízení, nebo sledováním „koncentrace“ ve vzorcích odebraných v různých místech zařízení v konstantních časových intervalech. Kontinuální metoda je sice rychlejší, vadí však skutečnost, že získanému průběhu pochodu, například ve tvaru závislosti variačního koeflfcientu na době pochodu, nelze přisoudit přesně známý objem proměřované směsi. Při této metodě neznáme tedy přesně měřítko pozorování, které je definováno jako poměr měřeného objemu směsi k celkovému objemu směsi v zařízení. Hlavními nevýhodami obou zmíněných metod jsou však nevýhody všech radioindikátorových metod: označené složky je nutno zvlášť připravovat (například v jaderném reaktoru), radioindikátor je nutno zvlášť dávkovat a dobře promísit; hlavně však jsou to práce s otevřenými zářiči. I když lze zajistit bezpečné provedení, jsou tyto práce spojeny s určitými riziky, takže je musí provádět pracovníci, kteří jsou oprávněni pracovat s radioaktivními látkami. Celkové provedení těchto prací není jednoduché.This is done either by continuously monitoring the “concentration” of the radio-indicator by detecting radiation through the walls of the device, or by monitoring the “concentration” in samples taken at different locations of the device at constant time intervals. Although the continuous method is faster, it does matter that the obtained course of the process, for example in the form of a variation of the coefficient of variation on the time of the process, cannot be attributed to a precisely known volume of the measured mixture. In this method, we do not know precisely the scale of observation, which is defined as the ratio of the measured volume of the mixture to the total volume of the mixture in the device. However, the main drawbacks of both methods are the drawbacks of all radio-indicator methods: the labeled components need to be separately prepared (eg in a nuclear reactor), the radio-indicator needs to be separately dosed and mixed well; but most of all they are open-source work. While safe execution can be ensured, these work are associated with certain risks, so they must be carried out by personnel authorized to work with radioactive substances. The overall implementation of these works is not easy.

Tyto nevýhody odstraňuje zařízení pro radiometrické měření rozdružování směsí sypkých látek podle vynálezu, jehož podstata spočívá v, umístění nádobky s měřenou směsí sypkých látek mezi uzavřený radioaktivní zářič a mezi detektor, přičemž nádobka má dno z materiálu propouštějícího záření a zářič je plošného tvaru. Další součástí nutnou k provedení měření je přítlačné zařízení umožňující udržení konstantní výšky měřeného materiálu. Přítlačné zařízení sestává ze stativu s úhlovým měřítkem, z páky a z přítlačné desky.These disadvantages are overcome by the radiometric metering device for separating bulk solids according to the invention, which consists in placing the container with the measured bulk solids between a closed radioactive emitter and between a detector, the container having a bottom of radiation transmitting material and the emitter being flat. Another part necessary for the measurement is a pressing device allowing to maintain a constant height of the measured material. The thrust device consists of a tripod with an angular scale, a lever and a thrust plate.

Podstatnou výhodou radiometrického měření podle vynálezu je možnost přímé indikace anorganické složky ve směsi na základě úměrnosti zeslabení záření a obsahu této složky ve směsi. Je to dosud nejrychlejší postup stanovení rozdružování směsí určitého druhu. Co do časové náročnosti a složitosti je daleko výhodnější než například chemická analýza vzorků směsí nebo než radioindikátorová metoda. Velkou výhodou je také skutečnost, že se pracuje s uzavřenými zářiči, takže se nekladou zvláštní nároky na pracovníky.An essential advantage of the radiometric measurement according to the invention is the possibility of direct indication of the inorganic component in the mixture based on the proportion of the attenuation of the radiation and the content of this component in the mixture. It is the fastest method of determining the separation of mixtures of a certain type so far. It is far more advantageous in terms of time and complexity than, for example, chemical analysis of sample mixtures or the radio-indicator method. A big advantage is also the fact that working with enclosed emitters, so that there are no special demands on workers.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn na výkresech, kde obr. 1 znázorňuje schematický nákres zařízení v řezu, obr. 2 představuje příklad kalibračního grafu závislosti četnosti pulsů na obsahu minerálních látek v premixu krmivové směsi.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the drawings, wherein Fig. 1 shows a schematic cross-sectional view of the device; Fig. 2 is an example of a calibration graph of the pulse rate versus mineral content of a premix feed.

Na obr. 1 je znázorněn celkový schematický nákres zařízení v řezu. V nádobce 1 je vzorek 2 měřené směsi sypkých materiálů. Pod jejím dnem 3 z materiálu propouštějícího záření je umístěn zdroj 4 radioaktivního záření, procházejícího vzorkem směsi a dopadajícího na detektor 5, který je umístěn nad nádobkou souose se zdrojem záření. Před měřením se nádobka 1 se směsí sypkých materiálů 2 uloží na podložku stativu 7, a materiál směsi v ní uložený se poipočí páky 8 a přítlačné desky 9 stlačí na konstantní výšku h. Potom se nádobka 1 opět vloží do zařízení mezi detektor 5 a ?droj záření 4 i detektor 5 jsou umístěny ve stínění z materiálu nepropouštějícího záření.Fig. 1 shows a schematic cross-sectional view of the device. In the container 1 is a sample 2 of the measured mixture of bulk materials. Below its bottom 3 of radiation transmissive material is located a source 4 of radioactive radiation passing through the sample of the mixture and impinging on the detector 5, which is located above the container coaxial with the source of radiation. Before the measurement, the container 1 with the bulk material mixture 2 is placed on a tripod support 7, and the mixture material stored therein is moved by a lever 8 and the pressure plates 9 pressed to a constant height h. The radiation 4 and the detector 5 are both housed in a shield of radiation-proof material.

Na obr. 2 je příklad kalibračního gráfu závislosti četnosti impulsů N na obsahu minerálních látek c ve směsi krmivá, kde na ose x je koncentrace minerálních látek ve směsi ve váhových procentech, a na ose y je počet impulsů.Fig. 2 shows an example of a calibration graph of the pulse rate N depending on the mineral content c in the feed mixture, where the x-axis represents the concentration of the mineral substances in the mixture in weight percent, and the y-axis the number of pulses.

Vynález bude dále podrobněji popsán pomocí příkladu praktické realizace metody v oboru výroby krmivových směsí.The invention will now be described in more detail by way of an example of the practical implementation of a method in the field of the manufacture of compound feed.

Metoda je založena na předpokladu, že zeslabení proudu částic gama záření radioaktivního zdroje detegované po projití proměřovaným prostředím je úměrné obsahu minerálních látek v proměřovaném materiálu. Zeslabení proudu částic I/I_o po projití vzdálenosti x cm v prostředí definovaném hustotou p v g/cm³ a hmotnostním nebo lineárním μ koeficientem zeslabení je dáno vztahemThe method is based on the assumption that attenuation of the stream of gamma radiation particles of a radioactive source detected after passing through the measured environment is proportional to the mineral content of the measured material. The attenuation of the I / I particle flow _o after passing the distance x cm in the environment defined by the density of pvg / cm ³ and the mass or linear μ attenuation coefficient is given by

I/Io = exp(—μχ) =. exp(—jUmpx) = '= exp{ — í4„.m) kde m je plošná hmotnost prostředí.I / Io = exp (μμ) =. exp (—jUmpx) = '= exp {- „4m) where m is the basis weight of the environment.

Po úpravách a zavedením konstanty k obdržíme proi závislost zeslabení proudu částic na koncentraci minerální složky vztah I/I_o = exp ( — k . c) který je základem metody.After adjusting and introducing the constant k, we obtain the dependence of the attenuation of the particle stream on the concentration of the mineral component by the relation I / I _o = exp (- k. C) which is the basis of the method.

Důležitým předpokladem úspěšného měření je vhodně zvolená energie záření, aktivita i tvar radioaktivního zdroje. Protože teoretické určení hmotnostních koeficientů není snadné, zjišťuje se závislost I/I_o = f (c) experimentálním proměřením sady připravených vzorků krmné směsi s koncentrací sledované složky v požadovaném rozsahu. Získané kalibrační závislosti se využívají na stanovení koncentrace sledované složky v odebraných vzorcích. Přesnost měření se kontroluje současným proměřováním standardních vzorků.An important prerequisite for successful measurement is suitably selected radiation energy, activity and shape of the radioactive source. Since the theoretical determination of the weight coefficients is not easy, the dependence of I / I _o = f (c) is determined by experimentally measuring a set of prepared compound feed samples with the concentration of the component of interest in the desired range. The obtained calibration dependencies are used to determine the concentration of the monitored component in the samples taken. The measurement accuracy is checked by simultaneous measurement of standard samples.

Měření vzorků se provádí ve speciální nádobce za předpokladu, že plošná hmotnost je v celém vzorku stejná. Tento předpoklad je splněn mechanickým stlačením materiálu pomocí přítlačného zařízení (obr. 1 vlevo). Nádobka na vzorek může mít průměr 8 až 10 cm, výšku 6 až 8 cm. Materiál dna nádobky může být plexisklo o síle 1 až 3 mm. Plošná hmotnost se má pohybovat v rozmezí 1,2 až 2,4 g. cm². Minimální celkový počet impulsů má být 20 000. Jako detektoru záření lze použít scintilační sondy nebo proporcionálního počítače, které jsou napojeny na spektrometrickou vyhodnocovací soupravu.Samples are measured in a special container provided the basis weight is the same throughout the sample. This assumption is met by mechanical compression of the material by means of a pressing device (Fig. 1 left). The sample container may have a diameter of 8 to 10 cm, a height of 6 to 8 cm. The material of the bottom of the container may be plexiglass 1 to 3 mm thick. The basis weight should be between 1.2 and 2.4 g / cm ² . The minimum total number of pulses should be 20,000. Scintillation probes or a proportional computer connected to a spectrometric evaluation kit may be used as a radiation detector.

Popsaného způsobu hodnocení rozdružování směsí sypkých materiálů je možno použít také v chemickém a farmaceutickém průmyslu, v cementářství apod.The described method of assessing the separation of bulk material mixtures can also be used in the chemical and pharmaceutical industries, cement industry, etc.

Claims

SUBJECT

Device for radiometric measurement of separation of bulk material mixtures consisting of a sample container, a source of radioactive radiation and a detector thereof, the source and the detector being located in a shielding, characterized in that the container (1) has a bottom (3) of

BACKGROUND OF THE INVENTION The radiation transmissive material, the source (4) is of a flat shape, wherein the pressing device for maintaining a constant basis weight of the measured material consists of a tripod (7) with a scale, a lever (8) and a pressing plate (9).