EA038002B1 - Способ контроля качества твердого топлива - Google Patents
Способ контроля качества твердого топлива Download PDFInfo
- Publication number
- EA038002B1 EA038002B1 EA202000087A EA202000087A EA038002B1 EA 038002 B1 EA038002 B1 EA 038002B1 EA 202000087 A EA202000087 A EA 202000087A EA 202000087 A EA202000087 A EA 202000087A EA 038002 B1 EA038002 B1 EA 038002B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- ash
- intensity
- secondary radiation
- content
- thickness
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 53
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 36
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000053 physical method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 2
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
- G01N23/203—Measuring back scattering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
- G01V5/08—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays
- G01V5/12—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays using gamma or X-ray sources
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Geophysics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к физическим способам анализа веществ. Предлагаемый способ контроля качества твердого топлива, заключающийся в его облучении гамма-излучением с энергией ниже К-края поглощения железа и измерении интенсивности вторичного излучения, отличается тем, что дополнительно на стандартных образцах топлива с минимально возможной зольностью и различным содержанием кальция в золе устанавливают зависимость интенсивности вторичного излучения от толщины ослабляющего фильтра d, по ней находят толщину d1, при которой интенсивность не зависит от содержания кальция в золе, а на стандартных образцах топлива с максимально возможной зольностью и различным содержанием кальция в золе устанавливают зависимость интенсивности вторичного излучения от толщины ослабляющего фильтра, по ней находят толщину d2, при которой интенсивность не зависит от содержания кальция в золе, а зольность определяют по интенсивности вторичного излучения совместно с отношением интенсивностей, измеренных при d1 и d2. Технический результат изобретения заключается в расширении диапазона применения и повышении точности контроля зольности за счет дополнительного измерения интенсивностей вторичного излучения при найденных толщинах фильтра.
Description
Изобретение относится к физическим способам анализа сложных веществ, в частности способам контроля качества твердого топлива с помощью гамма-излучения. Оно может быть использовано для экспрессного анализа в процессе добычи и переработки твердого топлива в горнодобывающей, металлургической и других отраслях промышленности.
Широко известны физические способы контроля качества твердого топлива, основанные на рассеянии гамма-излучения (Старчик Л.П., Пак Ю.Н. Ядерно-физические методы контроля качества твердого топлива. М. Недра, 1985, 224 с).
Недостатком этих известных способов является значительная погрешность определения качества (зольности), обусловленная непостоянством элементного состава минеральной части топлива, приводящее к дифференциации эффективного атомного номера топлива не только от зольности топлива но и вещественного состава его минеральной части, в частности железа и кальция.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, основанный на облучении топлива низкоэнергетическим гамма-излучением с энергией ниже энергии К-края поглощения железа и регистрации ослабленного фильтром определенной толщины вторичного излучения, включающего рассеянное гамма-излучение и флуоресцентное излучение кальция. (Пак Ю.Н. К методике повышения точности анализа зольности угля. - Заводская лаборатория, 1980, № 8, с. 743-744).
Данный способ практически полностью устраняет дестабилизирующее действие колебаний содержания наиболее тяжелого золообразующего элемента, каким является железо. Однако влияние непостоянства содержания кальция в золе сохраняется в условиях когда зольность топлива варьирует в значительных пределах. Поэтому недостатком известного способа является ограниченность его применения и низкая точность определения качества топлива в условиях, когда зольность меняется в значительных пределах.
Задачей изобретения является расширение сферы его применения и повышение точности анализа в условиях значительной изменчивости зольности топлива.
Технический результат изобретения состоит в расширении сферы применения и повышении точности контроля зольности топлива в условиях значительной изменчивости как зольности, так и вещественного состава минеральной массы, в частности содержания кальция в золе.
Поставленная задача решается следующим образом.
Интенсивность рассеянного топливом низкоэнергетического гамма-излучения зависит от эффективного атомного номера топлива, который находится в тесной зависимости от зольности и вещественного состава минеральной (золообразующей) массы топлива. При использовании низкоэнергетического гаммаизлучения (менее энергии К-края поглощения железа) кальций по коэффициенту фотоэлектрического поглощения становится наиболее тяжелым золообразующим элементом. Поэтому при колебании состава золы (содержания кальция в золе) интенсивность рассеянного гамма-излучения будет меняться и вносить помехи в результаты анализа твердого топлива. Экспериментальными исследованиями на топливе различной зольности и различного содержания кальция в золе установлены качественно обратные закономерности изменения интенсивностей рассеянного гамма-излучения и флуоресцентного излучения кальция. Это дает возможность добиться определенной инвариантности результатов при колебании содержания кальция в золе путем измерения интегральной интенсивности вторичного излучения, включающего рассеянное топливом гамма-излучение (~5,9 кэВ) и флуоресцентное излучение кальция (~3,7 кэВ).
Искусственное ослабление вторичного излучения фильтром из легкого материала, например полиэтиленом, расширяет методические возможности способа, что обусловлено резко различными гаммаослабляющими свойствами материала фильтра по отношению к рассеянному излучению (5,9 кэВ) и рентгеновскому флуоресцентному излучению кальция (~3,7 кэВ) и тем, что при изменении содержания кальция в золе приращения интенсивности флуоресцентного излучения выше приращения интенсивности рассеянного излучений.
Выявлены сложные закономерности интенсивности вторичного излучения от зольности топлива, содержания кальция в золе и толщины ослабляющего фильтра. Установлено, что при определенной толщине фильтра наблюдается независимость интенсивности вторичного излучения от содержания кальция в золе.
Например, фильтр толщиной 35 мг/см2 служит оптимальным с точки зрения нечувствительности к вариациям кальция для топлива с зольностью в пределах 13-17%, а для высокозольного топлива (32-37%) оптимальная толщина фильтра около 60 мг/см2. Четко прослеживается закономерность между оптимальной толщиной ослабляющего фильтра и зольностью топлива. Это позволяет в качестве корректирующего параметра выбрать зависимость интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром различной толщины, по ней находят толщину d1, при которой интенсивность вторичного излучения не зависит от содержания кальция в топливе с минимально возможной зольностью, а на топливе с максимально возможной зольностью и различным содержанием кальция устанавливают зависимость интенсивности вторичного излучения от толщины фильтра, по ней находят толщину d2, при которой интенсивность вторичного излучения не зависит от содержания кальция в золе.
Отношение интенсивностей вторичного излучения, измеренных при найденных толщинах di и d2, служит однозначным показателем содержания кальция в золе в диапазоне зольности от минимальной до максимально возможной.
- 1 038002
Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно на стандартных образцах топлива с минимально возможной зольностью и различным содержанием кальция в золе устанавливают зависимость интенсивности вторичного излучения от толщины ослабляющего фильтра d, по ней находят толщину d1, при которой интенсивность вторичного излучения не зависит от содержания кальция в золе, а на стандартных образцах топлива с максимально возможной зольностью и различным содержанием кальция в золе устанавливают зависимость интенсивности вторичного излучения от толщины ослабляющего фильтра, по ней находят толщину d2, при которой интенсивность вторичного излучения не зависит от содержания кальция в золе, а на твердом топливе неизвестного качества измеряют интенсивность вторичного излучения последовательно при найденных толщинах фильтра d1 и d2, а зольность топлива определяют по интенсивности вторичного излучения совместно с отношением интенсивностей вторичного излучения, измеренных при d1 и d2.
Пример реализации предлагаемого опыта.
Анализируемая проба топлива облучается гамма-излучением с энергией ниже энергии К-края поглощения железа (~7,11 кэВ) от радиоизотопного источника Fe-55 (5,9 кэВ). Пропорциональным газоразрядным счетчиком СИ-HP регистрируется вторичное от пробы топлива излучение, которое включает в себя рассеянное гамма-излучение (5,9 кэВ) и флуоресцентное излучение кальция (~3,7 кэв). Последовательно при найденных значениях толщины ослабляющего фильтра d1=26 мг/см2, d2=60 мг/см2 измеряют интенсивности вторичного излучения. Для топлива Карагандинского бассейна минимальная зольность выбрана равной 8,3%. Максимально возможная зольность - 39,6%. Содержание кальция в золе менялось в диапазоне 2,5-15,6%. Согласно описанной методике нахождения оптимальных значений толщины ослабляющего фильтра найдены: толщина d1=26 мг/см2, d2=60 мг/см2.
При выбранных толщинах ослабляющего фильтра (d1=26 мг/см2; d2=60 мг/см2) измеряют интенсивности вторичного излучения, а зольность топлива определяют по семейству зависимостей интенсивности вторичного излучения от зольности топлива при различных значениях отношения измеренных интенсивностей при найденных d1 и d2 (шифр кривых). Это позволяет добиться инвариантности результатов от колебаний содержания кальция в диапазоне изменения зольности топлива от минимальной до максимально возможной.
В таблице представлены сопоставительные данные, полученные в процессе экспериментальной апробации предлагаемого способа и способа-прототипа.
| Способ | Диапазон изменения зольности, % | Пределы колебаний кальция в золе, % | Количество проб топлива | Погрешность, % абс. |
| Предлагаемый | 9-16 | 3-13 | 16 | 0,74 |
| 16-39 | 3-13 | 28 | 0,94 | |
| Прототип | 9-16 | 3-13 | 16 | 0,92 |
| 16-39 | 3-13 | 28 | 2,4 |
Предлагаемый способ в сравнении со способом-прототипом выгодно отличается повышенной точностью в условиях значительной изменчивости зольности топлива, что существенно расширяет сферу его применения.
Claims (1)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯСпособ контроля качества твердого топлива, заключающийся в его облучении гамма-излучением с энергией ниже К-края поглощения железа и измерении интенсивности вторичного излучения, отличающийся тем, что дополнительно на стандартных образцах топлива с минимально возможной зольностью и различным содержанием кальция в золе устанавливают зависимость интенсивности вторичного излучения от толщины ослабляющего фильтра d, по ней находят толщину d1, при которой интенсивность вторичного излучения не зависит от содержания кальция в золе, а на стандартных образцах топлива с максимально возможной зольностью и различным содержанием кальция в золе устанавливают зависимость интенсивности вторичного излучения от толщины ослабляющего фильтра, по ней находят толщину d2, при которой интенсивность вторичного излучения не зависит от содержания кальция в золе, а на твердом топливе неизвестного качества измеряют интенсивность вторичного излучения последовательно при найденных толщинах фильтра d1 и d2, а зольность топлива определяют по интенсивности вторичного излучения совместно с отношением интенсивностей вторичного излучения, измеренных при d1 и d2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA202000087A EA038002B1 (ru) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Способ контроля качества твердого топлива |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA202000087A EA038002B1 (ru) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Способ контроля качества твердого топлива |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA202000087A1 EA202000087A1 (ru) | 2021-06-18 |
| EA038002B1 true EA038002B1 (ru) | 2021-06-22 |
Family
ID=76805175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA202000087A EA038002B1 (ru) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Способ контроля качества твердого топлива |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA038002B1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4415804A (en) * | 1979-12-20 | 1983-11-15 | Australian Atomic Energy Commission | Annihilation radiation analysis |
| US4486894A (en) * | 1979-08-07 | 1984-12-04 | Coal Industry (Patents) Limited | Method of and apparatus for sensing the ash content of coal |
| SU1392470A1 (ru) * | 1985-11-10 | 1988-04-30 | Карагандинский политехнический институт | Способ контрол вещественного состава твердого топлива |
-
2020
- 2020-02-06 EA EA202000087A patent/EA038002B1/ru unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4486894A (en) * | 1979-08-07 | 1984-12-04 | Coal Industry (Patents) Limited | Method of and apparatus for sensing the ash content of coal |
| US4415804A (en) * | 1979-12-20 | 1983-11-15 | Australian Atomic Energy Commission | Annihilation radiation analysis |
| SU1392470A1 (ru) * | 1985-11-10 | 1988-04-30 | Карагандинский политехнический институт | Способ контрол вещественного состава твердого топлива |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПАК Ю.Н. К методике повышения точности анализа зольности угля. Заводская лаборатория, 1980, №8, с. 743-744 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA202000087A1 (ru) | 2021-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SU852185A3 (ru) | Способ определени зольностиугл | |
| WO2021161631A1 (ja) | 定量分析方法、定量分析プログラム及び蛍光ｘ線分析装置 | |
| US3904876A (en) | Determination of paper ash content by X-ray absorption analysis | |
| EA038002B1 (ru) | Способ контроля качества твердого топлива | |
| US4350889A (en) | X-Ray fluorescent analysis with matrix compensation | |
| US7253414B2 (en) | Multi-energy gamma attenuation for real time continuous measurement of bulk material | |
| RU2367933C1 (ru) | Способ определения концентрации серы в нефти и нефтепродуктах | |
| Pak et al. | High-speed radioisotopic quality monitoring of coal of variable composition | |
| EA039341B1 (ru) | Способ рентгенофлуоресцентного анализа угля | |
| EA042340B1 (ru) | Способ инструментального анализа сернистости угля | |
| EA034973B1 (ru) | Способ ядерно-физического определения зольности угля | |
| EA038855B1 (ru) | Способ двухзондового исследования сложных веществ | |
| SU1392470A1 (ru) | Способ контрол вещественного состава твердого топлива | |
| EA038411B1 (ru) | Гамма-альбедный способ определения плотности руд сложного состава | |
| CN117288783B (zh) | 基于x射线的煤矸分选方法、计算机设备及存储介质 | |
| EA037999B1 (ru) | Нейтронно-физический способ контроля качества твердого топлива | |
| SU1242785A2 (ru) | Устройство дл исследовани глубинности рентгенофлуоресцентного анализатора зольности угл | |
| EA042305B1 (ru) | Гамма-альбедный способ анализа горно-металлургического сырья | |
| EA044767B1 (ru) | Гамма-альбедный способ анализа минерального сырья | |
| SU787963A1 (ru) | Абсорбционный рентгеновский способ анализа состава многокомпонентных смесей | |
| SU1163919A1 (ru) | Способ сепарации кускового минерального сырь | |
| EA044857B1 (ru) | Ядерно-геофизический способ анализа руд | |
| RU2037773C1 (ru) | Рентгеновский способ изменения толщины материала | |
| SU171482A1 (ru) | ||
| SU812015A1 (ru) | Способ измерени зольности угл по его естественной радиоактивности |