DE3306464A1 - Verfahren und vorrichtung zum analysieren von festem kohlenstoffhaltigem material mit aschegehalt, insbesondere von kohle - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum analysieren von festem kohlenstoffhaltigem material mit aschegehalt, insbesondere von kohle

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DE3306464A1
DE3306464A1 DE19833306464 DE3306464A DE3306464A1 DE 3306464 A1 DE3306464 A1 DE 3306464A1 DE 19833306464 DE19833306464 DE 19833306464 DE 3306464 A DE3306464 A DE 3306464A DE 3306464 A1 DE3306464 A1 DE 3306464A1
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Coal Industry Patents Ltd
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Description

PATENTANWALT BODE · POSTFACH 1130 · D-4O3oVa7iNGEN 1 · TELEFON 02102-22008 · TELEX 8585166
22200
N 5 - 126
Coal Industry (Patents) Limited, Hobart House, Grosvenor Place, London SW 1X 7AE, Enqland
Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren von festem kohlenstoffhaltigem Material mit Aschegehalt, insbesondere von Kohle.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Analysieren von festem kohlenstoffhaltiqem Material mit Aschegehalt, insbesondere von Kohle durch Ermitteln der Intensität von Röntqenfluoreszenz-Spektren.
Kohle enthält neben Kohlenstoff stets andere Bestandteile, die nach der vollständigen Verbrennung der Kohle als Asche zurückbleiben. Der Aschegehalt der Kohle, angegeben in Gewichtsprozenten, ist ein sehr wichtiger Parameter bei der Ermittlung des Wertes einer bestimmten Kohle. Es kann erforderlich sein, die Kohle unter Aufwendung erheblicher Kosten aufzubereiten, um den Aschegehalt soweit zu senken, daß er für den Kunden akzeptabel ist. Auch bestimmte andere Bestandteile der Kohle sind von erheblicher Bedeutung wie z.B. der Gehalt an den Elementen Chlor, Schwefel und Phosphor, und zwar in Zusammenhang mit der Umweltverschmutzuna.
Das klassische Verfahren zur Bestimmung des Aschegehaltes von Kohle wird derart durchgeführt, daß eine Kohleprobe gewogen und vollständig verbrannt wird, worauf die Menge der zurückbleibenden Asche durch Wägung bestimmt wird. Wenn dies bei einer Vielzahl von Proben durchgeführt wird, die bei einer Zeche anfallen, so ist dafür eine beträchtliche Zahl von Arbeitskräften erforderlich.
PATENTANWALT BODE ■ POSTFACH 1130 D-4030 RATINGEN 1 ■ TELEFON 02102-22008 · TELEX 8585166
^s ist bereits (GB-PS 965 3o3) vorqeschlaqen worden, die Röntgen-Rückstreuunq zu messen, um den Ascheoehalt der Kohle zu bestimmen. Es wird dort angeqeben, daß qrundsatzlich für die Bestimmunq des Asche.aehaltes von Kohle die Rückstreuung von Beta-Teilchen, die Röntgenabsorption und die Röntgen-Rückstreuung infraqe kommen. Da die Röntgenabsorption in zu großem Maße von der Dicke der Probe abhängig ist, werden bei einem Analyseverfahren mit Röntgen-Rückstreuung Wege zum Vermeiden von Störungen durch den Eisengehalt der Asche aufgezeigt. Obwohl mit diesem Verfahren die Analysenergebnisse schnell erhalten werden, hat es sich doch gezeigt, daß die Analysenergebnisse von unzureichender Genauigkeit sind und daß für Kohleproben verschiedener Herkunft jeweils eine Neukalibration erforderlich ist. Dies kann sogar nötig sein, wenn die Kohle aus verschiedenen Flözen der gleichen Zeche stammt. Die Abhängiqkeit der Ergebnisse der Röntgen-Rückstreuunqs-Messunaen von der Herkunft der Probe dürfte darauf zurückzuführen sein, daß der Aschegehalt der Kohle verschiedener Flöze stark voneinander abweicht, daß die Kohle in wechselndem Maße Begleitqestein enthalten kann, jenachdem, wie stark bei der Gewinnung das Hangende und Liegende angeschnitten wurde, vor allem aber darauf, daß verschiedene Flöze in sehr verschiedenen aeologischen Perioden entstanden sind und die Zusammensetzung der Asche Schwankungen unterworfen ist.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden (GB-PS 2o 43 876), den Schwefelgehalt der Kohle durch Messung der Röntqenfluoreszenz des Eisens zu messen und den erhaltenen Wert anhand der Röntgen-Rückstreuung zu korrigieren. Nach einem weiteren Vorschlag (GB-PS 2o 56 668) werden zwei verschiedene Strahlungs-
"PATENTANWALT BODE · POSTFACH 1130 · D-4030 RATINGEN 1 · TELEFON 02102-22008 · TELEX 8585166
energieen zum Hervorrufen der Röntgenfluoreszenz von Eisen verwendet und die Fluoreszenz und die Röntgen-Rückstreuung gemessen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Analysieren von festem kohlenstoffhaltigem Material mit Aschegehalt, insbesondere von Kohle, unter Verwendung von Röntgenstrahlen zu schaffen, mit dessen Hilfe der Aschegehalt und andere Bestandteile zeitsparend und mit hoher Genauigkeit ermittelt werden "können, ohne daß die Notwendigkeit der Neukalibration besteht, wenn Kohle verschiedener Herkunft untersucht werden muß, sodaß bei erheblich verringertem Zeit- und Arbeitsaufwand von allen Proben die aus einem bestimmten mehr oder weniger großen geographischen Gebiet stammen Eraebnisse erhalten werden, die in ihrer Genauigkeit mit denen der klassischen Analyse vergleichbar sind.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Analysieren von festem kohlenstoffhaltigem Material mit Aschegehalt, insbesondere von Kohle durch Ermitteln der Intensität von Röntgenfluoreszenz-Spektren, das sich dadurch kennzeichnet, daß mindestens die Intensitäten der Spektren der Elemente Aluminium Calzium, Silizium und Eisen, die das Material bei Bestrahlung mit Röntgenstrahlen von einer Enerqie im Bereich von 1 - 4o kev aussendet, ermittelt werden und außerdem die Intensität eines Teiles der rückgestreuten Röntgenstrahlung im Bereich von 12-14 keV, und daß alle ermittelten Intensitäten zu einem korrigierten Wert der Aschekonzentration im Material verarbeitet werden.
Außerdem betrifft die Erfindunq einen Röntgensnektrometer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das sich dadurch
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— N. —
kennzeichnet, daß es eine Energiequelle vom Bereich von . - 4o keV, eine Vorrichtung zum Bestrahlen einer Materialprobe, Vorrichtungen zum Ermitteln der Intensität der Röntgenfluoreszenz-Spektren mindestens eines der Elemente Aluminium, Calzium, Silizium und Eisen und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Intensität der von der Materialprobe rückgestreuten Röntgenstrahlung im Bereich von 12-14 keV aufweist.
Zweckmäßig enthält das Spektrometer eine Vorrichtung zum Verarbeiten der ermittelten Intensitäten zu korrigierten Werten der Aschekonzentration im Material, oder es ist mit einer solchen Vorrichtung verbunden.
Die korrigierten Werte können dann gespeichert angezeigt oder aufgezeichnet werden.
Zur Messung der Röntgen-Rückstreuung dient zweckmäßig ein nicht-dispersiver, im 12 - 14 keV-Band, Strahlungsempfänger.
In weiterer Ausbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung können zusätzlich die Intensitäten der Röntenfluoreszenz-Spektren eines oder mehrerer der Elemente Chlor, Schwefel und Phosphor ermittelt werden und die erhaltenen Intensitätswerte können zusätzlich zu einem korrigierten Wert der Konzentration dieses bzw. dieser Elemente verarbeitet werden, sodaß außer dem Aschegehalt der Probe in Gewichtsprozenten auch ihr Gehalt dieser Elemente in Gewichtsprozenten erhalten wird. Bei der Verarbeitung der erhaltenen Intensitätswerte erfolgt die Korrektur des aufgrund der Röntgenfluoreszenz erhaltenen Schwefelwertes anhand der Röntgen-Rückstreuung und diese kann auch zur Korrektur der Konzentration der anderen Elemente verwendet werden.
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Zur Durchführung des erfindungsqemäßen Verfahrens eignen sich im Handel erhältliche simultane oder sequenzielle Spektrometer, also solche, bei denen die Intensitäten für die einzelnen Elemente gleichzeitig oder nacheinander ermittelt werden. Zweckmäßig wird ein Spektrometer verwendet, das eine Röntgen-Röhre mit einer Rhodium-Anode enthält. Es können auch andere Anoden-Materialien verwendet werden, jedoch hat sich bei der Analyse von Kohle und ähnlichen Materialien ergeben, daß Chrom-Anoden verhältnismäßig schlechte Resultate bei der Messung der Rückstreuung zeigen, während Wolfram-Anoden verhältnismäßig schlechte Resultate in Bezug auf die leichteren Elemente, wie Silizium und Aluminium, ergeben. In besonderem Maße wird ein simultanes Spektrometer bevorzugt, das von der Firma Applied Research Laboratories of Luton, Bedfordshire, England, die der Firmengruppe Bausch and Lomb Inc. angehört, unter der Bezeichnung "CHEM-X" Röntgen-Quantometer angeboten wird. Dieses Röntgenfluoreszenz-Spektrometer kann ohne Schwierigkeit für das erfindungsgemäße Verfahren umgebaut werden, indem eine seiner Strahlungsmesseinheiten durch einen speziellen Monochromator ersetzt wird, mit dem die von einem der primär Kollimatoren ausgehende Direktstrahlung gemessen wird. Diese Abänderung ergibt eine verbesserte Zellstatistik und größere Signaländerungen pro %Aschegehalt in der Probe als ein an der Compton-Linie angeordneter Monochromator.
Das zu analysierende feste kohlenstoffhaltige Material ist vorzugsweise Kohle oder Koks, wobei diese Bezeichnungen Kohle von niedrigem bis hohem Inkohlungsgrad, Koks und Verkokungsprodukte umfassen soll. Es lassen sich auch andere Materialien analysieren, beispielsweise Lignit, Braunkohle, Torfe, Ölschiefer und feste Erzeugnisse oder Nebenerzeugnisse der Kohle-
* m a it # 4
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— δ —
verarbeitung.
Die Verarbeitung der Daten, nämlich der Zählgeschwindigkeiten bzw. Impulszahlen für die verschiedenen ermittelten Elemente und die Röntgen-Rückstreuung, kann durch einen mit dem Spektrometer verbundenen Mikro- oder Kleincomputer erfolgen, der wiederum mit einem Drucker oder einer Bildschirm-Anzeige verbunden ist, wobei der Rechner in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem Spektrometer oder getrennt von ihm angeordnet sein kann. Die Verarbeitung der Ergebnisse kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, wobei in jedem Falle ein reproduzierbares, korrigiertes Ergebnis für den Aschegehalt erhalten wird durch Verwendung von Werten, die aus den Zählgeschwindigkeiten oder Impulszahlen für die Elemente Calzium, Silizium, Aluminium und Eisen ermittelt wurden oder den daraus errechneten Konzentrationen dieser Elemente. In allen Fällen ist eine Nährungsformel erforderlich, die aufgrund der Sumraierung der Werte für die obengenannten Elemente und einer Korrektur aufgrund der Röntgen-Rückstrahlung den Aschegehalt ergibt. Beispielsweise kann folgende Gleichung verwendet werden:
C (Asche) = A0 + A1 loge I (Asche) +XKn Cn
1-n wobei
^ Asche die errechnete Asche-Konzentration, A0 eine Konstante, z.B. 29,6128,
Α·] eine Konstante, beispielsweise -3,1859, 1 Asche der durchschnittliche Zählwert der Rückstreuung über
die Versuchsdauer,
K Konstanten,, beispielsweise Kai = 1,31, Ksi = 2,53,
Kca = 3,42 und Kfe = 1,o2, und
C die Konzentrationen der einzelnen Elemente Si, ca, Fe und Al sind.
* · W · β ί
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-Jf-
Die Konstanten werden aus Vergleichen mit den Ergebnissen der'konventionellen chemischen Analysen einer Versuchsgruppe von Kohleproben ermittelt. Die oben als Beispiele genannten Konstanten K wurden aus einer Zahl von Kohleproben aus der East Midlands region des britischen National Coal Board erhalten und sie sollten bei Verwendung verschiedener Spektrometer des gleichen Typs unverändert bleiben, die Konstanten A dagegen ändern sich für das jeweilige Instrument.
Eine andere Möglichkeit ist es, eine lineare Regressionsgleichung zu erhalten durch Verwendung eines Programmes, in dem die durch chemische Analyse erhaltenen Resultate systematisch mit Variablen, wie den Zählimpulsen, den vektoriellen Produkten von Zählimpulsen und Inversen von Zählimpulsen verglichen werden, wobei die Variablen solange verändert werden, bis ein großer Korrelationseffizient, beispielsweise größer als o,98 erreicht worden ist. Eine solche Nährungslösung, für jedes Element, trägt dem Rechnung, daß in den Proben zahlreiche andere Bestandteile vorhanden sind, die Fluoreszenz der festgestellten Wellenlänge absorbieren oder emittieren. Es ist zwar möglich, die Genauigkeit durch Einführung weiterer Variabler zu steigern, beispielsweise der Gewichtsprozente von Feuchtigkeit oder flüchtigen Bestandteilen, jedoch wurde dies, um das Verfahren unkompliziert zu halten, nicht durchgeführt. Zur Bestimmung des Aschegehaltes wurde aufgrund des obenstehenden eine Regressionsgleichunq entwickelt, wobei der Wert 1 /y/ (Rückstreuung) im hohen Maße kennzeichnent ist.
Zur Durchführung dieser Nährungslösungen ist^es zunächst erforderlich, eine große Anzahl von Proben sowohl mit Hilfe
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des Verfahrens gemäß der Erfindung als auch chemisch zu analysieren, wobei die Gleichungen umso genauer werden, je größer die Anzahl der analysierten Proben ist. Hierbei muß allerdings auch die Grenze der Genauigkeit der chemischen Analysen berücksichtigt werden.
Ein geeignetes statistisches Modell ist die folgende "Intensitätsgleichung" :
Ei = A1 + * B1JIj + I1 It C1. Ij
wobei
A1, B1J, Cij Konstanten sind und
I-i die Intensität des Kanals j oder, im Falle der Rtick-•J j
streuung, löge Intensität oder 1/V Intensität.
Vorzugsweise werden Proben aus einem bestimmten geographischen Gebiet verwendet, wobei ein Verarbeitungsprogramm erhalten werden kann, das übereinstimmend gute Ergebnisse für jede aus diesem Gebiet stammende Probe ergibt. Man kann sogar für die aus allen Teilen eines sehr großen geographischen Gebietes, beispielsweise eines ganzen Landes stammenden Proben, gleichmäßig gute Analysenergebnisse erhalten, wenn man nur eine ausreichende Anzahl von Proben analysiert und es inkauf nimmt, daß die Genauigkeit des Ergebnisses, wenn auch nur geringfügig, vermindert wird.
Andere Korrekturgleichungen für Asche (und für alle Elemente, bei denen eine Korrektur erforderlich ist), werden von Rasberry und Heinrich in Analytical Chemistry, Vol. 46, No. 1 Januar 1974, beschrieben. Dieses "Konzentrationsmodell" erfordert lineare Reqression und außerdem Inverse matrix.
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Hierdurch wird es möglich, geringere Standardabweichungen zu erreichen als beim Intensitätsmodell, jedoch sind die durch volle Matrixinversion erhaltenen Gleichungen komplex, sie enthalten zahlreiche Werte und erfordern in gewissen Fällen zahlreichere Angaben über die zu analysierenden Kohlen. Die Matrixinversion kann andererseits durch iterative Auflösung simultaner Gleichungen durchgeführt werden. Das obenbeschriebene Intensitätsmodell ist eine erste aber ausreichende Annäherung in diesem Verfahren.
Die Schnelligkeit und Mühelosigkeit mit der mit dem Verfahren gemäß der Erfindung Analysen durchgeführt werden, ist überraschend groß, wenn man dies mit der konventionellen chemischen Analyse vergleicht, für deren Ausführung mehrere Stunden erforderlich sind. Nach der Vorbereitung einer Probe, was auch bei der klassischen Analyse erforderlich ist, wird diese in das Spektrometer eingebracht und eine bestimmte Zeit, beispielsweise 1oo Sekunden, bestrahlt, sodaß innerhalb von allenfalls 2 Minuten das Analysenergebnis einschließlich des ermittelten und korrigierten Aschegehaltes angezeigt oder ausgedruckt wird.
So wurde ein "CHEM-X" . Gerät, das, wie obenbeschrieben durch Einsetzen einer Meßvorrichtung für die Rückstreuung modifiziert war, für die Analyse der Elemente Si, Al, Ca, Fe, P, S und Cl sowie zur Ermittlung des Ascheqehaltes verwendet, und zwar von gemahlenen Kohleproben aus Kohlen mit geringem und hohem Aschegehalt aus sieben verschiedenen Zechen aus der East Midlands region des britischen National Coal Board. Die Proben wurden auf eine Maschenweite von -72 mesh B.S.S. zerkleinert und durch Zusammenpressen in als Probenbehälter dienende Aluminiumnäpfchen pellitisiert. Die Proben wurden
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nicht zermahlen, aber es wurde darauf geachtet, daß sie veniger als 1% größerer Körner enthielten. Im Spektrometer wurde eine Röntgenröhre mit einer Rhodium-Anode verwendet, die bei 4o keV betrieben wurde und es wurde für alle Parameter gleichzeitig über eine Zeit von 1oo Sekunden gezählt. Die Ergebnisse wurden mit einem "DEC" Mikrocomputer verarbeitet, und zwar nach der ersten der oben angegebenen Gleichungen, wobei die untenstehend in Tabelle 1 wiedergegebenen Aschegehalte ermittelt wurden.
11 -
/N * Differenz Fehler %
Tabelle 1 -0.08787 2.06761
Aschegehalt % 0.05288 1.25891
Pyroly Erfindungs -0.17039 4.00921
tisch gemäß -0.02043 0.48081
4.25000 4.16213 0.03159 0.71143
4.20000 4.25288 -0.07854 1.93460
4.25000 4.07961 -0.07407 1.40018
4.25000 4.22956 -0.23090 5.86030
4.44000 4.47159 -0.03035 0.71239
4.06000 3.98146 -0.11590 2.18265
5.29000 5.21593 0.00119 0.03120
3.94000 3.70910 -0.09711 3.00663
4.26000 • 4.22965 0.01569 0.46690
5.31000 5.19410 -0.10181 3.46291
3.80000 3.80119 -0.01323 0.37276
3.23000 3.13289 0.16500 4.66111
3.36000 3.37569 0.07748 2.15813
2.94000 2.83819 -0.07295 2.30847
. 3.55000 3.53677 0.08755 2.33463
3.54000 3.70500 -0.01523 0.37520
3.59000 3.66748 0.08797 1.12925
3.16000 3.08705 0.05669 0.60757
3.75000 3.83755 0.01490 0.15347
4.06000 4.04477 0.07010 0.66511
7.79000 7.87797 -0.07353 0.82246
9.33000 9.38669 0.18284 1.84501
9.71000 9.72490 0.03767 0.34948
10.54000 10.61010 0.12233 1.22332
8.94000 8.86647 0.11411 1.05078
9.91000 10.09284 -0.02700 0.33133
10.78000 10.81767 0.01133 0.13536
10.00000 10.12233 0.06288 0.72775
10.86000 10.97412 0.05622 0.69929
8.15000 8.12300 -0.01189 0.13478
8.37000 8.38133 0.03717 0.37734
8.64000 8.70288 -0.13780 1.87229
8.04000 8.09622 -0.02083 -0.26197
8.82000 8.80811 ' 0.15190 1.82797
9.85000 9.88717 0.03666 0.41140
7.36000 7.22220 0.23166 1.82985
7.95000 7.97083 -0.01281 0.10590
8.31000 8.46190 0.07523 0.68579
8.91000 8.94666 0.08208 0.69263
12.66000 12.89166 0.16193 1.67453
12.10000 12.08719 0.1130 1.03201
10.97000 11.04523
11.85000. 11.93208
9.67000 9.83193
10.95000 11.06301
- 12 -
Tabelle* T"ForVseC£ung Aschegehalt %
Probe
HP7 WP8
ι. U
WPl J WP14 WPlS UP 16 WP17 WP18 WP19 WP20
CV12
TYlO TYIl
PL16
Pyroly erfindungs Differenz Fehler %
tisch gemäß 0.05652 0.48470
11.66000 11.71652 0.12634 1.19636
10.56000 10.68634 0.11074 1.00856
10.98000 11.09074 0.02272 0.26483
8.58000 8.60272 0.05686 0.48971
11.61000 11.66686 -0.10016 1.04768
9.56000 9.45984 -0.04624 0.46805
9.88000 9.83376 -0.27869 2.45979
11.33000 11.05131 -0.16040 1.32668
12.09000 11.92961 -0.34435 2.67768
12.86000 12.51565 -0.14441 1.28824
11.21000 • 11.06559 0.06991 0.74060
9.44000 9.50991 -0.06882 0.61724
11.15000 11.08118 0.35939 3.13327
11.47000 11.82939 -0.20307 1.10184
18.43000 18.22693 -0.01478 0.07347
20.12000 20.10522 0.02720 0.15021
18.11000 18.13720 -0.26133 1.40954
18.54000 18.27867 0.22864 1.28524
17.79000 18.01865 0.08920 0.48010
18.58000 18.66920 0.03667 0.18039
20.33000 20.36668 0.18041 1.04042
17.34000 17.52041 0.07677 0.46699
16.44000 16.51678 -0.14711 0.88779
16.57000 16.42290 0.11002 0.62654
17.56000 17.67002 -0.19017 1.10889
17.15000 16.95983 · -0.08525 0.49020
17.39000 17.30476 -0.25657 1.45121
17.68000 17.42343 -0.25900 1.44857
17.88000 17.62100 0.17307 0.95616
18.10000 18.27307 0.13851 0.71212
19.45000 19.58851 -0.03041 0.16858
18.04000 18.00959 0.19178 1.27601
15.03000 15.22179 0.05103 0.35583
14.34000 14.39103 -0.06864 0.41277
16.63000 16.56136 -0.07732 0.39915
19.37000 19.29269 -0.05124 0.31613
16.21000 16.15876 -0.35719 1.87010
19.10000 18.74281 -0.25245 1.18800
21.25000 20.99755 -0.02160 0.15034
14.37000 14.34840 0.23934 1.38829
17.24000 17.47935 0.06437 0.41961
15.34000 15.40437 0.22256 1.17632
18.92000 19.14256
Die mittlere Abweichung betrug demnach o,13997 sowohl bei Kohle mit niedrigem als auch hohem Aschegehalt.
- 13 -
PATENTANWALT BODE · POSTFACH 1130 · D-4030 RATINGEN 1 · TELEFON 02102-22008 · TELEX 8585166
Die gleiche Vorrichtung wurde in einer weiteren Versuchsreihe verwendet unter Verwendung von Korrekturgleichungen, die durch lineare Regression erhalten wurden. Es wurden 122 Kohleproben analysiert und zwar wurden alle obengenannten Elemente und auch der Aschegehalt ermittelt und die Ergebnisse wurden mit denen mit der gleichen Vorrichtung verglichen, jedoch wurden die Zählergebnisse ohne jede Korrektur zur Ermittlung der Konzentrationen verwendet. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt und es ergibt sich daraus, daß die obenstehend in Tabelle 1 wiedergegebenen Ergebnisse erheblich besser sind. Diese Verbesserung betrifft sowohl die einzelnen Elemente (wobei die Verbesserung in bezug auf Silizium und Aluminium am geringsten ist , und zwar infolge der Genauigkeit der Röntgenfluoreszenz-Analyse) und die Verbesserung in bezug auf Asche besonders bemerkenswert ist. Der Aschegehalt wurde bei den unkorrigierten Ergebnissen in bekannter Weise allein aufgrund der Rückstreuung ermittelt.
- 14 -
Tabelle
Vergleich der nit "CHEH-X" erhaltenen unkorrigierten und korrigierten Vier te
I
| Bestandteil
IAsche j Schwefel I Chlor
I Phosphor j Silizium
j CaIζium I
CHEM-X 11
unkorrigiert j j
CHEM-X I
korrigiert j		 I
S.D. I
0.306 I
I
C/C
0.999 		0.045 I
I
0.996 I
0.018 I
I
0.995 I
0.001 I
I
0.990 I
0.111 I
I
0.997 I
0.074 I
ι
0.997 I
0.023 I
I
0.982 I
0.034 I
0.994
ι Aluminium
Eisen
Bereich
C/c - Korrelations-Koeffizient
S.d. - Abweichung vom Korrelationseffizienten (%) = mittlere Abweichung

Claims (11)

  1. PATENTANWALT BODE ■ POSTFACi. 1130 D-4030 RATINGEN 1 · TELEFON 02102-22008 · TELEX 8585166
    - T5- -
    N 5 - 126
    Anin. : Coal Industry (Patents) Limited
    Patentansprüche
    Verfahren zum Analysieren von festem kohlenstoffhaltigem Material mit Aschegehalt, insbesondere von Kohle durch Ermitteln der Intensität von Röntgenfluoreszenz-Spektren, dadurch. gekennzeichnet, daß mindestens die Intensitäten der Spektren der Elemente Aluminium, Calzium, Silizium und Eisen, die das Material bei Bestrahlung mit Röntgenstrahlen von einer Energie im Bereich von 1 bis 4o keV aussendet, ermittelt werden und außerdem die Intensität eines Teiles der rückgestreuten Röntgenstrahlung im Bereich von 12 bis 14 keV, und daß alle ermittelten Intensitäten zu einem korrigierten Wert der Aschekonzentration im Material verarbeitet werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Material Kohle oder Koks ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Intensitäten der Röntgenfluoreszenz-Spektren eines oder mehrerer der Elemente Chlor, Schwefel und Phosphor ermittelt werden,
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für eines oder mehrere der Elemente erhaltenen Intensitätswerte zxisätzlich zu einem korrigierten Wert der Konzentration dieses bzw. dieser Elemente im Material verarbeitet werden.
    - 16 -
    PATENTANWALT BODE · POSTFACH Π30 ■ D-4030 RATINGEN 1 · TELEFON 02102-22008 · TELEX 8585166
    - X5 -
  5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aschegehalt durch Verarbeiten der ermittelten Intensitäten nach folgender Gleichung ermittelt wird:
    c (Asche) = Ao+A1 loc*e x (Asche) tt.Kn cn
    1 -n
    wobei
    c (Asche) ^ie errechnete Aschekonzentration, A0 eine Konstante,
    A-] eine Konstante,
    I fische) der durchschnittliche Zählwert der Rückstreuung
    über die Versuchsdauer,
    K Konstanten und
    C die Konzentrationen der einzelnen Elemente Si, Ca, Fe und Al sind.
  6. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationen der einzelnen Elemente, oder der Asche, durch Verarbeiten der ermittelten Intensitäten nach folgender Gleichung ermittelt wird:
    E1 = A1 + SIB1J + I1 aC C1J Ij wobei
    ^i / Bi j , C1-; Konstanten sind und
    Ij die Intensität des Kanals j oder, im Falle der Rückstreuung, löge Intensität oder 1/^Intensität.
  7. 7. Röntgenspektrometer zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, gekennzeichnet durch eine Energiequelle im Bereich 1 bis 4o keV, eine Vorrichtung zum Bestrahlen einer Materialprobe, Vorrichtungen z.um Ermitteln
    - 17 -
    >* β * * A « *1 ft I»
    PATENTANWALT BODE · POSTFACH 1130 ■ D-4030 RATINGEN 1 · TELEFON 02102-22008 · TELEX 8585166
    -Vi-
    der Intensität der Röntgenfluoreszenz-Spektren mindestens eines der Elemente Aluminium, Calzium, Silizium und Eisen, und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Intensität der von der Materialprobe rückgestreuten Röntgenstrahlung im Bereich von 12 bis 14 keV.
  8. 8. Spektrometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung zum Verarbeiten der ermittelten Intensitäten zu korrigierten Werten der Aschekonzentration im Material enthält, oder mit einer solchen verbunden ist.
  9. 9. Spektrometer nach Anspruch 7 oder 8,
    gekennzeichnet durch einen nicht-dispersiven, im 12 bis 14 keV-Band arbeitenden Strahlungsempfänger zum Ermitteln der Rückstreu-Intensität.
  10. 10. Spektromer nach einem oder mehreren der Ansprüche 7-9 gekennzeichnet durch eine Röntgenröhre, die eine Rhodium-Anode aufweist.
  11. 11. Spektrometer nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 - 1o, dadurch gekennzeichnet, daß es als Simultanspektrometer ausgebildet ist.
    V/Eb
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