Способ определения сернистости углей

(51) 01 23/22 (2010.01) 01 5/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ серы и железа, отличающийся тем, что дополнительно измеряют интенсивность гаммаизлучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами кальция с энергией 6,4 МэВ, а содержание серы определяют по величине отношения, в числителе которого отношение интенсивностей гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами железа(7,6 МэВ) и серы (5,4 МэВ), а в знаменателе отношение интенсивностей гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами кремния (6,4 МэВ) и серы (5,4 МэВ). Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении чувствительности определения сернистости и расширении сферы применения в условиях значительных вариаций сернистости углей за счет дополнительной регистрации гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами кальция с энергией 6,4 МэВ.(76) Пак Дмитрий Юрьевич Пак Юрий Николаевич(56) Старчик Л.П., Пак Ю.Н. Ядерно-физические методы контроля качества твердого топлива. М. Недра, 1985, с. 139(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕРНИСТОСТИ УГЛЕЙ(57) Изобретение относится к области анализа углей нейтронными способами и может использовано для определения сернистости углей в горно-металлургической и энергетической отраслях промышленности. Задачей изобретения является повышение чувствительности определения сернистости углей и расширение сферы применения. Способ определения сернистости углей,заключающийся в облучении угля потоком быстрых нейтронов и регистрации гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами Изобретение относится к физическим способам анализа состава вещества, а именно к способам определения сернистости углей с помощью нейтронов. Известен нейтронный способ определения содержания серы в углях, основанный на облучении угля потоком быстрых нейтронов и измерении интенсивности мгновенного гамма-излучения,возникающего при радиационном захвате тепловых нейтронов ядрами серы с энергией 5,4 МэВ(Карташев Е.Р., Штань А.С. Нейтронные методы непрерывного анализа состава вещества. М. Атомиздат, 1978, с. 128). Недостатком известного способа является низкая точность определения содержания серы,обусловленная слабой чувствительностью способа к сере и значительным влиянием влажности угля. При переменной влажности угля меняется замедляющая способность угля, а следовательно, и плотность потока тепловых нейтронов и интенсивность гаммаизлучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами серы с энергией 5,4 МэВ. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ,заключающийся в облучении угля потоком быстрых нейтронов и регистрации гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами серы с энергией 5,4 МэВ и ядрами железа с энергией 7,6 МэВ (Старчик Л.П., Пак Ю.Н. Ядернофизические методы контроля качества твердого топлива. М. Недра, 1985, с. 139). Недостатком данного способа является относительно невысокая чувствительность к сере,обусловленная применением лишь информативного параметра от железа. Задачей изобретения является повышение чувствительности способа к сере в широком диапазоне ее изменения. Технический результат изобретения состоит в повышении чувствительности и расширении сферы применения в условиях значительной изменчивости сернистости. Поставленная цель решается следующим образом. В процессе облучения угля потоком быстрых нейтронов дополнительно измеряют интенсивность гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами кальция с энергией 6,4 МэВ. Необходимость использования информативного сигнала от кальция вызвана следующим. Сера в углях преимущественно содержится в виде пирита (2) и сульфата (4). Учитывая корреляционные связи железо-сера и кальций-сера,дополнительная регистрация гамма-излучения с энергией 6,4 МэВ, возникающего при радиационном захвате тепловых нейтронов ядрами кальция,позволяет получить дополнительную информацию о сернистости угля. При изменении содержания пиритной серы в углях, в частности его увеличении, отношение интенсивности гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами железа с энергией 7,6 МэВ к интенсивности гамма-излучения 2 радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами серы с энергией 5,4 МэВ будет увеличиваться, т.к у железа макроскопическое сечение радиационного захвата тепловых нейтронов почти в 3 раза выше,чем у серы, а доля серы (0,53) незначительно превышает долю железа (0,47) в пирите. Обратная картина наблюдается при изменении сульфатной серы. Отношение макроскопических сечений радиационного захвата тепловых нейтронов у кальция и серы составляет 0,7. При этом доля серы(0,24) и кальция (0,29) также сопоставимы с небольшим перевесом у кальция. Поэтому при изменении содержания серы, в частности его увеличении отношение интенсивности гаммаизлучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами кальция с энергией 6,4 МэВ к интенсивности гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами серы с энергией 5,4 МэВ будет уменьшаться. Таким образом, при увеличении сернистости углей отношение интенсивности гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами железа с энергией 7,6 МэВ к интенсивности гаммаизлучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами серы с энергией 5,4 МэВ увеличивается, а отношение интенсивности гаммаизлучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами кальция с энергией 6,4 МэВ к интенсивности гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами серы с энергией 5,4 МэВ уменьшается. Это делает результаты предлагаемого способа более дифференцированными к изменениям сернистости угля в условиях ее значительной изменчивости. Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно измеряют интенсивность гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами кальция с энергией 6,4 МэВ, а содержание серы в углях определяют по величине отношения, в числителе которого отношение интенсивностей гаммаизлучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами железа (7,6 МэВ) и серы (5,4 МэВ), а в знаменателе - отношение интенсивностей гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами кальция (6,4 МэВ) и серы(5,4 МэВ). Пример осуществления способа. Исследуемая проба угля массой около 100 кг облучается быстрыми нейтронами от Ро-Ве источника (5 МэВ). Регистрацию гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов осуществляли в геометрии на просвет. Измеряли интенсивности гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов в области аналитических линий железа (7,4-7,8 МэВ),кальция (6,2-6,6 МэВ) и серы (5,2-5,6 МэВ). Эталонировочной зависимостью служила величина отношенияА от сернистости углей,В где А - отношение интенсивностей гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами железа и серы, В - отношение интенсивностей гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами кальция и серы. В таблице представлены данные о чувствительности определения серы, которая оценивалась как относительное в процентах приращение показаний способа при единичном (на 1 абс.) изменении содержания серы в диапазоне 0,3-3. Предлагаемый способ определения сернистости углей характеризуется повышенной чувствительностью к сере, что расширяет сферу его применения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ определения сернистости углей,включающий облучение угля потоком быстрых нейтронов и регистрации гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами серы и железа, отличающийся тем, что дополнительно измеряют интенсивность гаммаизлучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами кальция с энергией 6,4 МэВ, а содержание серы определяют по величине отношения, в числителе которого отношение интенсивностей гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами железа 7,6 МэВ и серы 5,4 МэВ, а в знаменателе - отношение интенсивностей гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами кремния 6,4 МэВ и серы 5,4 МэВ.