Способ контроля зольности угля с помощью гамма-излучения

(51) 01 23/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ вторичного излучения, отличающийся тем, что дополнительно измеряют интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром последовательно при двух различных толщинах , причем 1 выбирают из условия, чтобы при минимально возможной зольности угля измеренная интенсивность вторичного излучения не зависела от содержания кальция в золе,2 -из условия, чтобы при максимально возможной зольности угля измеренная интенсивность вторичного излучения не зависела от содержания кальция в золе, а зольность угля определяют по интенсивности вторичного излучения совместно с величиной отношения измеренных интенсивностей при 1 и 2. Технический результат заявляемого изобретения заключается в расширении диапазона его применения и повышении точности контроля зольности за счет дополнительного измерения интенсивностей вторичного излучения последовательно при двух инверсионных толщинах фильтра.(72) Пак Юрий Николаевич Пак Дмитрий Юрьевич Брюхов Андрей Викторович Шугаипов Алибек Габдуллаевич(73) Пак Юрий Николаевич Пак Дмитрий Юрьевич(56) Пак Ю.Н. К методике повышения точности анализа зольности угля. - Заводская лаборатория,1980,8, с. 743-744(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗОЛЬНОСТИ УГЛЯ С ПОМОЩЬЮ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к способам анализа состава вещества и может быть использовано для контроля зольности угля в процессе его добычи и переработки. Задачей изобретения является расширение диапазона его применения и повышение точности определения зольности угля. Способ контроля зольности угля, основанный на его облучении гамма-излучением с энергией ниже энергии К-края поглощения железа и регистрации 23578 Изобретение относится к способам анализа состава вещества, а именно к способам контроля зольности угля с помощью гамма-излучения. Известен способ определения зольности угля,основанный на облучении угля низкоэнергетическим гамма-излучением с энергией меньше энергии К-края поглощения железа (7,11 кэВ) и регистрации рассеянного гамма-излучения(Старчик Л.П., Пак Ю.Н. Ядерно-физические методы контроля качества твердого топлива. М. Недра, 1985, с. 70). Недостатком известного способа является высокая погрешность определения зольности,обусловленная влиянием непостоянства вещественного состава минеральной(золообразующей) части угля, и в частности колебаний содержания кальция в золе. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ,заключающийся в облучении угля гаммаизлучением с энергией ниже энергии К-края поглощения железа и регистрации ослабленного фильтром определенной толщины вторичного излучения, включающего рассеянное углем гаммаизлучение и флуоресцентное излучение кальция.(Пак Ю.Н. К методике повышения точности анализа зольности угля. - Заводская лаборатория, 1980,8,с. 743-744). Недостатком известного способа является ограниченность его применения и низкая точность в условиях, когда зольность меняется в значительных пределах. Для рядовых углей, в которых зольность варьирует в диапазоне 10-40, измерение интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром определенной толщины не исключает влияние колебаний содержания кальция в золе на результаты определения зольности за счет недокомпенсации или перекомпенсации рассеянного и флуоресцентного излучений. Задачей изобретения является расширение диапазона его применения и повышение точности определения зольности углей, в которых зольность меняется в значительных пределах. Технический результат изобретения состоит в расширении сферы применения и повышении точности определения зольности углей в условиях значительной изменчивости, как самой зольности,так и вещественного состава минеральной части, в частности содержания кальция. Поставленная задача решается следующим образом. Интенсивность рассеянного углем низкоэнергетического гамма-излучения находится в тесной зависимости от эффективного атомного номера угля, который в свою очередь зависит не только от зольности угля, но и вещественного состава, в частности содержания кальция (кальций является наиболее тяжелым золообразующим элементом при энергии первичного гаммаизлучения менее энергии К-края поглощения железа). Отсюда вариации концентрации кальция в золе являются основным дестабилизирующим фактором при определении зольности угля по интенсивности вторичного излучения. 2 Экспериментально на углях различной зольности и различного состава установлены качественно обратные закономерности изменения интенсивностей рассеянного излученияи флуоресцентного излучения кальция . Это позволит добиться определенной инвариантности результатов при колебании содержания кальция в золе путем измерения интегральной интенсивности вторичного излучения, включающего рассеянное углем гамма-излучение и флуоресцентное излучение кальция. Искусственное ослабление вторичного излучения фильтром из легкого материала,например полиэтилена, расширяет методические возможности способа, что обусловлено резко различными гамма-ослабляющими свойствами материала фильтра по отношению к рассеянному излучению (5,9 кэВ) и рентгеновской флуоресценции кальция (3,7 кэВ) и тем, что при колебании содержания кальция в золе приращениявыше приращений . Установлены сложные закономерности интенсивности вторичного излучения от зольности угля, содержания кальция и толщины ослабляющего фильтра. Наблюдаемые при определенной толщине фильтра области инверсии свидетельствуют о независимости интенсивности вторичного излучения от содержания кальция. Так, например,фильтр толщиной 35 мг/см 2 является оптимальным с точки зрения нечувствительности к колебаниям кальция в диапазоне зольности 13-17, а для высокозольных углей (32-36) - оптимальная толщина в районе 60 мг/см 2. Четко прослеживается связь между оптимальной толщиной ослабляющего фильтра и зольностью углей. Инверсионный характер интенсивности вторичного излучения от содержания кальция и закономерное изменение инверсионной толщины фильтра в зависимости от зольности позволяет учесть дестабилизирующее влияние непостоянства содержания кальция. В качестве корректирующего параметра выбраны интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром с толщиной 1 выбираемой из условия,чтобы при минимально возможной зольности угля измеренная интенсивность вторичного излучения не зависела от изменения содержания кальция в золе и толщиной 2, выбираемой из условия, чтобы при максимально возможной зольности угля измеренная интенсивность вторичного излучения не зависела от изменения содержания кальция в золе. Величина отношения измеренных интенсивностей вторичного излучения при выбранных инверсионных толщинах фильтра 1 и 2 служит однозначным показателем содержания кальция в угле и не зависит от колебаний зольности в выбранном интервале от минимальной до максимально возможной. Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно измеряют интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром последовательно при двух различных толщинах , причем 1 выбирают из условия, чтобы при минимально возможной зольности угля измеренная интенсивность вторичного излучения не зависела от содержания кальция в золе, а 2 из 23578 условия, чтобы при максимально возможной зольности измеренная интенсивность вторичного излучения не зависела от изменения содержания кальция в золе, а зольность угля определяют по интенсивности вторичного излучения совместно с величиной отношения измеренных интенсивностей при 1 и 2. Пример осуществления способа. Анализируемая проба угля облучается гамма-излучением с энергией ниже энергии К-края поглощения железа, например от радионуклидного источника -55 (5,9 кэВ) и регистрируется вторичное излучение, включающее рассеянное углем гамма-излучение и рентгеновское флуоресцентное излучение кальция (3,7 кэВ). При этом дополнительно измеряют интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром последовательно при двух различных толщинах ,причем 1 выбирают из условия, чтобы при минимальной возможной зольности угля, например 7 измеренная интенсивность вторичного излучения не зависела от изменения содержания кальция в золе в максимально возможных пределах,например 2-16 (в данном случае 1 составила 25 мг/см 2),2 из условия, чтобы при максимально возможной зольности угля, например 40 измеренная интенсивность вторичного излучения не зависела от изменения содержания кальция в золе в пределах 2-16 (в данном случае 2 составила 62 мг/см 2), а зольность угля определяют по семейству градуировочных зависимостей интенсивности вторичного излучения от зольности угля,построенных при различных значениях величины отношения измеренных интенсивностей при 1 и 2 шифр кривых). В таблице представлены сравнительные данные,полученные при экспериментальной апробации способов. Таблица Пределы колебаний Количество содержания кальция в проб угля золе,2-12 12 2-12 24 2-12 12 2-12 24 Предлагаемый способ в сравнении с прототипом выгодно отличается повышенной точностью в условиях значительной изменчивости зольности,что существенно расширяет сферу его применения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ контроля зольности угля, основанный на его облучении гамма-излучением с энергией ниже энергии К-края поглощения железа и регистрации вторичного излучения, отличающийся тем, что дополнительно измеряют интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром последовательно при двух различных толщинах , причем 1 выбирают из условия, чтобы при минимально возможной зольности угля измеренная интенсивность вторичного излучения не зависела от содержания кальция в золе,2 -из условия, чтобы при максимально возможной зольности угля измеренная интенсивность вторичного излучения не зависела от содержания кальция в золе, а зольность угля определяют по интенсивности вторичного излучения совместно с величиной отношения измеренных интенсивностей при 1 и 2.