EA044767B1 - Гамма-альбедный способ анализа минерального сырья - Google Patents
Гамма-альбедный способ анализа минерального сырья Download PDFInfo
- Publication number
- EA044767B1 EA044767B1 EA202390163 EA044767B1 EA 044767 B1 EA044767 B1 EA 044767B1 EA 202390163 EA202390163 EA 202390163 EA 044767 B1 EA044767 B1 EA 044767B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- gamma radiation
- raw materials
- maximum
- determined
- gamma
- Prior art date
Links
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 28
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 2
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010428 baryte Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-YPZZEJLDSA-N cobalt-57 Chemical compound [57Co] GUTLYIVDDKVIGB-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 1
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Description
Изобретение относится к ядерно-физическим способам анализа сложных веществ. Оно может быть использовано для экспрессного анализа сырьевых и промышленных материалов в геологогеофизической, горнодобывающей и металлургической отраслях промышленности.
Широко известен гамма-альбедный способ контроля качества твердого топлива, основанный на рассеянии гамма-излучения (Старчик Л.П., Пак Ю.Н., Ядерно-физические методы контроля качества твердого топлива. М., Недра ,1985, 224 с.)
Недостатком известного способа является значительная погрешность анализа минерального сырья, обусловленная сравнительно низкой чувствительностью к определяемому элементу.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, основанный на облучении минерального сырья гамма-излучением и регистрации рассеянного на малые углы гамма-излучения (патент Республики Казахстан №34984, 2021 Гамма-альбедный способ контроля качества горно-металлургического сырья. Авторы: Пак Ю.Н., Пак Д.Ю. и др.). Данный способ, известный под названием Способ рассеяния гамма-излучения вперед, характеризуется самокомпенсацией влияющих факторов путем создания определенных условий для конкурирующих процессов в объекте анализа. Известный способ реализуется в геометрии, когда источник и детектор располагаются по разные стороны от объекта анализа. Детектор экранирован от прямого гамма-излучения источника таким образом, чтобы в него попадало преимущественно рассеянное на малые углы гамма-излучение. Выбором энергетического интервала регистрируемого гамма-излучения, рассеянного на малые углы, удается добиться удовлетворительной чувствительности к определяемому элементу только в ограниченном диапазоне его колебаний.
Недостатком известного способа является невысокая чувствительность анализа минерального сырья в условиях значительных изменений содержания определяемого элемента.
Задачей изобретения является повышение чувствительности анализа минерального сырья и расширение сферы его применения.
Технический результат изобретения состоит в повышении чувствительности анализа и расширении сферы применения способа.
Поставленная задача решается следующим образом. Интенсивность рассеянного на малые углы (менее 90°) гамма-излучения находится в сложной зависимости от эффективного атомного номера анализируемого минерального сырья, геометрических и угловых характеристик измерения (длины зонда, угловые параметры, степень коллимации источника и детектора и др.).
Эффективный атомный номер минерального сырья сложного состава (уголь и продукты переработки, железорудное сырье, руды тяжелых металлов и др.) тесно связан с концентрацией тяжелого элемента в анализируемом сырье. Например, эффективный атомный номер углей с зольностью, железорудного сырья с концентрацией железа, баритовой руды с содержанием бария.
При исследовании интегральной интенсивности рассеянного на малые углы гамма-излучения чувствительность способа в основном определяется различием определяемого компонента и вмещающей среды в значениях массового коэффициента ослабления первичного гамма-излучения.
Дифференциальное сечение рассеяния гамма-излучения на малые углы характеризуется резкой анизотропией. Оно меняется в зависимости от угла рассеяния в интервале 15-60° приблизительно на 70%. В зависимости от угла рассеяния меняется не только вероятность рассеяния, но и энергетическое распределение рассеянного гамма-излучения.
На основе измерения спектрально-энергетического распределения, рассеянного на малые углы гамма-излучения от стандартного образцово сырья с минимальной и максимальной концентрациями определяемого элемента при различной длине зонда, находят значения критических энергий Emin, Emax, соответствующих максимуму в спектре рассеянного гамма-излучения, находят длину зонда, при которой наблюдается максимальное смещение критических энергий, выбирают энергетический интервал AEi в области Emin и Emax, при котором достигается максимальная контрастность интенсивности.
По интенсивности рассеянного гамма-излучения, измеренной при найденной длине зонда и выбранном энергетическом интервале AEi совместно с найденной критической энергией Ei определяют концентрацию элемента в сырье. Критическая энергия зависит от длины зонда и эффективного атомного номера сырья (концентрации тяжелого элемента). Поэтому учет длины зонда и смещения критической энергии повышают информативность способа и его чувствительность.
Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно на стандартных образцах минерального сырья с минимальной и максимальной концентрациями определяемого элемента измеряют спектрально-энергетическое распределение рассеянного на малые углы гамма-излучения при различной длине зонда, находят значения критических энергий Emin, Emax, соответствующих максимуму в спектре рассеянного гамма-излучения, находят длину зонда, при которой наблюдается максимальное смещение критических энергий Emin и Emax для образцов с минимальной и максимальной концентрациями определяемого элемента, выбирают энергетический интервал AEi в области Emin и Emax, при котором достигается максимальная контрастность интенсивности рассеянного на малые углы гамма-излучения от образцов с минимальной и максимальной концентрациями определяемого элемента, на анализируемом
- 1 044767 сырье находят значение критической энергии Ei, а концентрацию элемента определяют по интенсивности рассеянного на малые углы гамма-излучения, измеренной при найденной длине зонда и выбранном энергетическом интервале ΔΕί совместно с найденным значением критической энергии Ер
Пример реализации данного способа. В качестве анализируемого минерального сырья выбрана железная руда, содержание железа в которой менялось в диапазоне 19-36%. В качестве источника первичного гамма-излучения выбран радиоизотопный источник кобальт-57 (—120 кэВ). Гамма-спектрометр на основе сцинтилляционного детектора NaJ(Tl) и многоканального анализатора АИ-1024 выбран в качестве измерительно-регистрирующей аппаратуры.
На стандартных образцах железорудного сырья с минимальной концентрацией (19%) и максимальной концентрацией (36%) железа исследованы спектры рассеянного на малые углы гамма-излучения. Найдены оптимальные параметры измерений: длина зонда 22 см, максимальное смещение критической энергии Emax - Emin = 7 кэВ, энергетический интервал ΔΕί =82-96 кэВ, обеспечивающие максимальную контрастность интенсивности рассеянного на малые углы гамма-излучения при изменении концентрации железа в руде. Это обеспечило повышенную чувствительность предлагаемого способа анализа железорудного сырья в большом диапазоне колебаний концентрации железа.
В таблице представлены сопоставительные метрологические характеристики, полученные в процессе экспериментальной апробации предлагаемого способа и способа-прототипа.
| Способ | Диапазон содержания железа, % | Чувствительность, проц. / % абс. |
| Прототип | 19-36 | 2,21 |
| Предлагаемый | 19-36 | 2,87 |
Предлагаемый гамма-альбедный способ анализа минерального сырья в сравнении со способомпрототипом отличается повышенной чувствительностью к железу в большом интервале его изменения, что расширяет сферу применения способа.
Claims (1)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯГамма-альбедный способ анализа минерального сырья, заключающийся в его облучении гаммаизлучением и регистрации рассеянного на малые углы гамма-излучения, отличающийся тем, что дополнительно на стандартных образцах минерального сырья с минимальной и максимальной концентрациями определяемого элемента измеряют спектрально-энергетическое распределение рассеянного на малые углы гамма-излучения при различной длине зонда, находят значения критических энергий Emin, Emax, соответствующих максимуму в спектре рассеянного гамма-излучения, находят длину зонда, при которой наблюдается максимальное смещение критических энергий Emin и Етах для образцов с минимальной и максимальной концентрациями определяемого элемента, выбирают энергетический интервал ΔΕί в области Emin и Етах, при котором достигается максимальная контрастность интенсивности рассеянного на малые углы гамма-излучения от образцов с минимальной и максимальной концентрациями определяемого элемента, на анализируемом сырье находят значение критической энергии Ej, а концентрацию элемента определяют по интенсивности рассеянного на малые углы гамма-излучения, измеренной при найденной длине зонда и выбранном энергетическом интервале ΔΕί совместно с найденным значением критической энергии Ej.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA044767B1 true EA044767B1 (ru) | 2023-09-28 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SU852185A3 (ru) | Способ определени зольностиугл | |
| US4566114A (en) | X- and γ-Ray techniques for determination of the ash content of coal | |
| CA1157169A (en) | Annihilation radiation analysis | |
| EA044767B1 (ru) | Гамма-альбедный способ анализа минерального сырья | |
| GB2100421A (en) | Neutron method for elemental analysis independent of bulk density | |
| RU2193185C2 (ru) | Способ обнаружения алмазов на конвейере, в потоке или образце алмазоносной породы | |
| EA042305B1 (ru) | Гамма-альбедный способ анализа горно-металлургического сырья | |
| Li et al. | Investigation of a high-pressure pressed powder pellet technique for the analysis of coal by wavelength dispersive X-ray fluorescence spectroscopy | |
| EA038855B1 (ru) | Способ двухзондового исследования сложных веществ | |
| EA042340B1 (ru) | Способ инструментального анализа сернистости угля | |
| EA045771B1 (ru) | Гамма-спектрометрический способ анализа руд сложного состава | |
| EA039341B1 (ru) | Способ рентгенофлуоресцентного анализа угля | |
| DE3114668A1 (de) | "verfahren und vorrichtung zur analyse des asche- oder mineralgehalts von kohle" | |
| EA034998B1 (ru) | Способ анализа многокомпонентного вещества | |
| EA046310B1 (ru) | Нейтронно-физический способ определения пирита в угле | |
| RU118436U1 (ru) | Рентгеноспектральный сепаратор | |
| RU2536084C1 (ru) | Способ рентгеноспектральной сепарации при покусковой подаче сепарируемого материала и устройство для его реализации | |
| EA044472B1 (ru) | Способ импульсного нейтронного зондирования для оценки качества твердых полезных ископаемых | |
| EA042865B1 (ru) | Нейтронный способ оценки качества угля | |
| Pak et al. | Neutron gamma-method for monitoring ash content of coal | |
| SU171482A1 (ru) | ||
| EA044857B1 (ru) | Ядерно-геофизический способ анализа руд | |
| EA044540B1 (ru) | Ядерно-радиометрический способ контроля качества угля | |
| EA042337B1 (ru) | Способ элементного анализа угля | |
| GB2043876A (en) | Determining Sulphur Content |