[發明專利]透射式中子活化在線水泥生料硫堿比分析儀的應用方法

在審

• 申請號: 201610193903.5
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN107290364A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 張偉;楊振龍
• 申請（專利權）人: 丹東東方測控技術股份有限公司
• 主分類號: G01N23/222
• 分類號: G01N23/222
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種在線水泥生料硫堿比分析儀器，具體說涉及一種中子活化在線分析水泥生料中的硫堿比的儀器。

背景技術

在水泥生產的新型干法生產煅燒系統中，生料帶入的硫可與堿化合形成硫酸堿，并固定在熟料中隨熟料排出窯外，但如果硫含量超過了堿所能化合的數量，就會與生料中的CaO形成CaSO₄或與C₂S形成硫硅酸鈣（2C₂S·CaSO₄）從而造成結皮。此外在煅燒過程中產生的含硫氣體未被堿性成分吸收的部分會隨煙氣排出，也對環境造成污染。因此，控制水泥生料中硫與堿性成分的含量是水泥生產工藝過程中必須重點關注的問題。一般用硫堿比來衡量硫與堿的平衡量。

而目前確定水泥生料的硫堿比值，采用的方式是人工從皮帶上取樣，然后將樣品通過化學分析的方法，得到其中SO₃和K₂O、Na₂O的含量，然后通過計算SO₃含量與K₂O、Na₂O含量之和的比值來得到水泥生料的硫堿比值。

而通過人工取樣到化驗室經過化學方法分析及計算得到水泥生料的硫堿比值，在過程上還有烘干、研磨、篩分等工序，等到最終的堿度值結果出來，已經是幾個小時以后的事情了，在時間上存在了嚴重的滯后性，對生產工藝只能起到事后質檢的作用，起不到指導工藝調整的作用。

目前還沒有能夠直接對皮帶上水泥生料進行在線分析硫堿比值的儀表。

發明內容

針對原有技術存在的缺陷，本發明提出一種能夠在線分析水泥生料的硫堿比的儀器。

本發明所采取的具體技術方案是：

屏蔽輸出器5通過測量架11被安裝于實際應用現場的上皮帶2和下皮帶1之間，探測器屏蔽體13通過測量架11被安裝于實際應用現場的上皮帶2和水泥生料的上方。測量架11通過現場的皮帶架10固定，測量架11外面安裝有防護罩12。探測器屏蔽體13內部裝有γ射線探測器6，γ射線探測器6與多道能譜分析器8聯接，多道能譜分析器8與上位機9聯接。

防護罩12分為二層，防護罩內層122的材質為鉛，防護罩外層121的材質為聚乙烯。

探測器屏蔽體13分為二層，探測器屏蔽體內層132的材質為鎘，探測器屏蔽體外層131的材質為聚乙烯。

屏蔽輸出器5中裝有中子源3，屏蔽輸出器5對中子源3進行屏蔽防護。屏蔽輸出器5開有能夠封閉的楔形準直孔4，當準直孔打開時，中子射線只能在一定的范圍內照射，當準直孔關閉后，整體無輻射外泄。在使用時，楔形準直孔4敞開，中子源3所發出的中子向上照射，輻射在上皮帶2以及其上的水泥生料，中子與水泥生料中的原子核發生相互作用，原子核被中子活化，從穩定的基態躍遷到不穩定的激發態，當不同元素的被活化原子核從激發態退激時會釋放出不同能量的特征γ射線。

γ射線探測器6將接收到的γ射線轉化為脈沖信號傳輸給多道能譜分析器8，多道能譜分析器8對γ射線探測器6傳輸來的脈沖幅度進行識別，并分別形成橫軸對應射線能量、縱軸對應射線個數的能譜，并從能譜中識別出對應硫元素特征γ射線能量峰和鉀元素特征γ射線能量峰、鈉元素特征γ射線能量峰的峰面積S1和S2、S3，多道能譜分析器8將以上數據S1、S2、S3傳輸給上位機9，上位機9根據下式計算出水泥生料的硫堿比值P：

式中S1為硫元素特征γ射線能量峰的峰面積，S2為鉀元素特征γ射線能量峰的峰面積，S3為鈉元素特征γ射線能量峰的峰面積，A、B、C、D、E、F為待定系數，通過對已知硫堿比的不同水泥生料進行測量，由測量結果S1、S2、S3的數值及對應的硫堿比值采用常規的非線性回歸處理獲得。

有益效果：

因為最終計算得到的硫堿比值是SO3含量與K2O、Na2O含量之和的比值關系，所以不受皮帶上水泥生料的總量的影響。

儀表的整體屏蔽防護采用二層結構，內層是鉛用于屏蔽γ射線，外層是聚乙烯用來屏蔽中子。將鉛置于內層，可以降低對鉛的使用量，減少儀表的成本及重量。

探測器屏蔽體采用二層結構，探測器屏蔽體外層是聚乙烯用于吸收慢中子和慢化快中子，使穿過聚乙烯后的中子能量低于0.5eV；探測器屏蔽體內層是鎘板，對能量低于0.5eV的中子有極強的吸收效應。通過探測器屏蔽體的二層結構，將中子對γ探測器的影響降至最低，提高儀表的分析精度。

附圖說明

圖1為本發明所述儀表的結構示意圖

圖2為防護罩的結構剖面圖