电子对湮没辐射效应大块矿石品位在线检测方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种电子对湮没辐射效应大块矿石品位在线检测方法及其系统，放射源和探测器设在一个框架上，放射源与探测器的接收端相对，中间设置有贫铀隔断，放射源和探测器的上方设有开口，保证放射源发出的光子束与探测器接收的光子束之间的夹角＜６０°。探测器中包括加热器和温度检测控制器件，以保证探测器温度恒定在４０～６０℃。放射源的屏蔽采用贫铀和铅组合屏蔽的方式，贫铀设置铅屏蔽的内部。智能控制仪与放射源、探测器、标定皮带及工业控制计算机分别连接。本发明专利技术可用于金属矿山、采矿厂、选矿厂和港口，可直接用于大块矿石品位的快速分析，提高检测的效率，降低成本，测量品位误差小于０．４％。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于核探测技术应用和自动化检测
，具体涉及一种电子对湮没辐射效应大块矿石品位在线检测方法及其系统。
技术介绍
在现有技术中，一般用X荧光法或化学分析法测定矿石品位。由于X荧光的穿透能力极弱(小于1mm)，所以X荧光的测量受到矿石颗粒度大小的严重影响，测量前必须首先对矿石进行破碎、研磨、再通过恒压力压片将研磨后的矿粉制成厚度一致、密度恒定的薄片，才能进行X荧光分析；而采用化学分析法，也需要首先对矿石进行破碎、研磨、过筛、缩分，然后才能进行化学分析。两种方法的过程均费时费工、费用也高，只适用于实验室测定，难以满足对矿石品位进行全额、快速检测的需要，更不可能满足对生产过程进行实时控制的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电子对湮没辐射效应大块矿石品位在线检测方法及其系统，它可以实现大块矿石的全额、快速和准确检测，同时可以降低检测成本。本专利技术利用γ射线照射矿石，测量因电子对湮灭和COMPTON效应而产生的γ谱线，从而求出铁矿石的品位值(铁在矿石中的质量百分比)，具体方案如下(1)放射源与探测器置于被测矿石的同一侧，放射源与探测器的安装应保证放射源发出的光子束与探测器接收的光子束之间的夹角＜60°，探测器的温度范围控制在40～60℃；(2)放射源以能量大于1.022Mev的γ射线照射矿石；(3)在经过稳峰的γ谱线上选取两个敏感区S1和S2，根据下式求出矿石中铁或其他重金属的品位值PP＝A·K2+B·K+C(a)上式中K＝S2/S1S1-COMPTON散射敏感区面积； S2-湮灭辐射敏感区面积；A，B，C-待定系数，对已知品位的矿石进行测量，用最小二乘法拟合式(a)，可求得A，B，C。其检测系统，包括放射源、探测器和与探测器连接的工业控制计算机，放射源和探测器设在一个框架上，框架上设有两个凹槽，一个凹槽内放置受屏蔽的放射源，另一个凹槽内放置受屏蔽的探测器，放射源与探测器轴线在同一水平线上，放射源与探测器的接收端相对，中间设置有贫铀隔断，放射源和探测器的上方设有开口，贫铀隔断与放射源的屏蔽之间设有一个小于60°的开口，探测器的接收端外侧的屏蔽也有一个大于90°的开口，保证放射源发出的光子束与探测器接收的光子束之间的夹角＜60°。所述的探测器中包括加热器和温度检测控制器件，以保证探测器温度恒定在40～60℃。所述的放射源的屏蔽采用贫铀和铅组合屏蔽的方式，贫铀设置铅屏蔽的内部。放射源采用226Ra，活度范围为1.5～5×109Bq；所述的探测器是采用大体积NaI晶体、光电倍增管、前置放大器和高压产生器构成的闪烁探测器，NaI晶体的尺寸范围是φ100×100～φ200×200mm。智能控制仪与放射源、探测器、标定皮带及工业控制计算机连接。本专利技术的效果在于本专利技术可用于金属矿山、采矿厂、选矿厂和港口，在矿石输送过程中对矿石品位进行在线检测，也可直接用于大块矿石品位的快速分析，尤其是对于皮带输送的矿石进行在线品位检测。相对于现有的技术，本专利技术使得矿石品位检测的效率提高，成本降低，同时操作方便，而且可以实现实时在线。测量品位误差小于0.4％，在矿石粒度小于150mm时，品位测量不受矿石粒度变化的影响。附图说明本专利技术具有两个附图图1为电子对湮没辐射效应大块矿石品位在线检测系统的结构示意图。图2为智能测控仪与其它装置的连接框图。图中1.被测矿石 2.输送皮带 3.铅屏蔽 4.贫铀 5.钨或贫轴6.放射源 7.探测器 8.返回皮带 9.标定皮带10.智能测控仪 11.工业控制计算机具体实施方式电子对湮没辐射效应大块矿石品位在线检测系统的结构示意图，如图1所示。所述的放射源采用的是活度为1.85GBq的226Ra，探测器采用的是φ100×100mm的NaI晶体、光电倍增管、前置放大器和高压产生器构成的闪烁探测器。放射源6和探测器7设在一个上方敞口并设有两个凹槽的框架内，一个凹槽内放置受屏蔽的放射源6，另一个凹槽内放置受屏蔽的探测器7，放射源6与探测器7轴线在同一水平线上，放射源6与探测器7的接收端相对，中间设置有隔断贫铀4，放射源6和探测器7的上方设有开口，隔断贫铀4与放射源6的屏蔽之间设有一个小于60°的开口，探测器7的接收端外侧的屏蔽也有一个大于90°的开口，保证放射源发出的光子束与探测器接收的光子束之间的夹角＜60°。探测器7中包括加热器和温度检测控制器件，以保证探测器7温度恒定在40～60℃。放射源6由外至内起辐射屏蔽作用的依次是铅屏蔽3、贫铀4和钨或贫铀，放射源6的屏蔽采用贫铀和铅组合屏蔽的方式，贫铀设置铅屏蔽的内部；探测器7采用铅屏蔽。结合如图2所示，智能控制仪10与放射源6、探测器7、标定装置及工业控制计算机11分别连接，装有放射源6和探测器7的框架安装在的一个测量小车上，由智能测控仪10控制其运行；标定装置，包括标定皮带9和驱动电机，驱动电机可带动标定皮带往返匀速移动。本专利技术电子对湮没辐射效应大块矿石品位在线检测的一种具体 (2)放射源6以能量大于1.022Mev的γ射线照射输送皮带2上的被测矿石1。当能量大于1.022Mev的γ射线照射矿石时，会发生电子对效应，产生一对正、负电子。产生的正电子是极不稳定的，它很快就会和另一个负电子发生湮没辐射，生成两个能量为0.511MeV的γ光子。铁元素发生湮灭辐射的概率远大于矿石中其他元素，所以测量到的湮灭辐射光子的强度和铁元素的含量有关。同时，γ射线照射到矿石上会产生COMPTON散射效应，探测到的散射γ能谱和单位体积内矿石的总质量有关。(3)探测装置中的对探测器7采集到的γ谱线进行稳峰处理，其自动稳峰方案是测量到的γ谱线的特征峰作为稳峰基准，将峰分为上下两部分，以上下两部分的面积(计数率)的比值——“计数比”达到一定的数值作为条件。当探测器的增益发生漂移时，计数比发生变化，此时由智能控制仪10控制，改变供给探测器光电倍增管的高压值，从而使增益变化，对漂移进行补偿，实现自动稳峰。整个稳峰过程由智能测控仪10实现软件PID调节和多信息智能控制，实现电路的高稳定性和高可靠性。用微处理机对测到的能谱曲线进行分析、处理、控制，可杜绝目前稳峰技术常出现的跑峰和死峰现象。由工业控制计算机11在γ谱线上选取两个敏感区S1和S2，根据下式求出矿石中铁或其他重金属的品位值PP＝A·K2+B·K+C (a)上式中K＝S2/S1S1-COMPTON散射敏感区面积；S2-湮灭辐射敏感区面积；A，B，C-待定系数，对已知品位的矿石进行测量，用最小二乘法拟合式(a)，可求得A，B，C。放射源的屏蔽体内部采用贫铀芯体，可以在保证屏蔽效果的前提下大大降低屏蔽体的体积和重量，且不会增加很多成本。放射源和探测器之间的贫铀块用于在保证屏蔽效果的前提下，减小探测器探测到的COMPTON散射γ射线的夹角，从而降低探测到的散射γ射线的能量，减少散射γ射线对湮没辐射光子的干扰。图1中的返回皮带8与输送皮带2是同一条皮带，标定皮带9在标定时使用。系统中的标定装置包括标定皮带9和驱动电机，当测量装置需要标定时，智能测控仪10控制测量小车将测量装置移动至放有已知品位矿石样品的标定皮带9下方，然后智能测控仪10控制驱动电机带动标定皮带9做往返匀速运动，探测装置通过对矿石样品的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子对湮没辐射效应大块矿石品位在线检测方法，其特征在于： （１）放射源与探测器置于被测矿石的同一侧，放射源与探测器的安装应保证放射源发出的光子束与探测器接收的光子束之间的夹角＜６０°，探测器的温度范围控制在４０～６０℃； （２）放射源以能量大于１．０２２Ｍｅｖ的γ射线照射矿石； （３）在经过稳峰的γ谱线上选取两个敏感区Ｓ１和Ｓ２，根据下式求出矿石中铁或其他重金属的品位值Ｐ： Ｐ＝Ａ.Ｋ↑［２］＋Ｂ.Ｋ＋Ｃ （ａ） 上式中： Ｋ＝Ｓ２／Ｓ１ Ｓ１－ＣＯＭＰＴＯＮ散射敏感区面积； Ｓ２－湮灭辐射敏感区面积； Ａ，Ｂ，Ｃ－待定系数，对已知品位的矿石进行测量，用最小二乘法拟合式（ａ），可求得Ａ，Ｂ，Ｃ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯朝勤，
申请(专利权)人：丹东东方测控技术有限公司，侯朝勤，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]