[發明專利]透射式鋁土礦在線中子活化鋁硅比分析裝置及分析方法

在審

• 申請號: 201610193909.2
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN107290355A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 張偉;宋青鋒
• 申請（專利權）人: 丹東東方測控技術股份有限公司
• 主分類號: G01N23/02
• 分類號: G01N23/02
• 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中子活化分析裝置及使用方法，具體說涉及一種透射式鋁土礦在線中子活化鋁硅比分析裝置及使用方法。

背景技術

鋁土礦是世界上最重要的鋁礦資源，其次是明礬石、霞石、粘土等。目前世界氧化鋁工業，除俄羅斯利用霞石生產部分氧化鋁外，幾乎世界上所有的氧化鋁都是用鋁土礦為原料生產的。而衡量鋁土礦優劣的主要指標之一是鋁土礦中三氧化二鋁含量和二氧化硅含量的比值，俗稱鋁硅比。

堿法生產氧化鋁主要有拜耳法、燒結法以及聯合法等三種，而采用什么方法生產氧化鋁，主要是由鋁土礦的“鋁硅比”來決定的。從一般技術和經濟的觀點看，礦石鋁硅比為3左右通常選用燒結法；鋁硅比高于10的礦石可以采用拜耳法；當鋁土礦的品位處于二者之間時，可采用聯合法處理，以充分發揮拜耳法和燒結法各自的優點，達到較好的技術經濟指標。因此在生產氧化鋁的過程中，需要對原料鋁土礦的鋁硅比進行檢驗，指導生產。

而目前確定鋁土礦的鋁硅比值，采用的方式是人工從料堆或皮帶上取樣，然后將樣品通過化學分析的方法，得到其中三氧化二鋁和二氧化硅的含量，然后通過計算三氧化二鋁含量與二氧化硅含量的比值來得到鋁土礦的鋁硅比值。

而通過人工取樣到化驗室經過化學方法分析及計算得到鋁土礦的鋁硅比值，人為取樣的代表性是一個問題，在過程上還有烘干、研磨、篩分等工序，等到最終的鋁硅比值結果出來，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鋁土礦進行在線分析鋁硅比值的儀表。

發明內容

針對原有技術存在的缺陷，本發明提出一種透射式鋁土礦在線中子活化鋁硅比分析裝置及使用方法。

本發明所采取的具體技術方案是：

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和下皮帶1之間，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和鋁土礦的上方。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所發出的中子向下照射，輻射到上皮帶2承載其上的鋁土礦，中子與鋁土礦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鋁元素特征γ射線能量峰和硅元素特征γ射線能量峰的峰面積S1和S2，多道能譜分析器8將以上數據S1、S2傳輸給上位機9，上位機9根據下式計算出鋁土礦的鋁硅比值P：

式中S1為鋁元素特征γ射線能量峰的峰面積，S2為硅元素特征γ射線能量峰的峰面積，A、B、C、D、E為待定系數，通過對已知鋁硅比的不同鋁土礦進行測量，由測量結果S1、S2的數值及對應的鋁硅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鋁硅比值是三氧化二鋁含量與二氧化硅含量的比值關系，所以不受皮帶上鋁土礦的總量的影響。

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為本發明所述裝置的結構示意圖

圖2為防護罩的結構剖面圖

圖3為探測器屏蔽體的結構剖面圖