Файл: Автоматизация обогатительных фабрик..pdf

М е т о д р а с с е я н н о г о p - и з л у ч е н и я . По терминоло­ гии, принятой в прикладной ядерной геофизике, этот метод назы­ вается (3 — (3-методом. В основу метода положена функциональная зависимость интенсивности и энергии обратнорассеянных (3-частиц от содержания и атомного номера элементов рассеивающего вещества.

Рассеивание (3-частиц происходит от небольшого слоя рассеива­ ющей поверхности вещества, толщина которого может быть опре­ делена по формуле

ного в обратном направлении / р потоков излучения имеется зависи­ мость

/р = Я /п р ,

где К — коэффициент обратного рассеивания.

При энергии падающего (3-излучения Е sg 0,5 МэВ коэффициент обратного рассеивания может быть выражен эмпирическим соот­ ношением

К = (0,04Z" - 0,4) sin Ф + 0,4,

где L — атомный номер рассеивателя; п •< 1; ф — угол рассеи­ вания.

Если рассматривать продукты обогащения как бинарные смеси с атомными номерами Zl и Z 2, в которых полезный (извлекаемый) элемент с атомным номером Z 2 значительно отличается от элемента пустой породы с атомным номером Zx, то интенсивность излучения, рассеянного такой смесью, можно определить по формуле

Эта формула показывает, что интенсивность обратного рассеян­ ного излучения зависит от концентрации К 2 полезного элемента.

Чувствительность метода S определяется по формуле

5 = - ^ - = c ( z ; /3- z i /3),

79

Рис. 69. Р а д и о и зо то п н ы й а н ал и за тор P A B -J -Г Д

откуда видно, что чувствительность метода тем больше, чем больше разница в 2 , и Zx. Следовательно, метод рассеянного (3-излучения может быть применен для измерения содержания таких Металлов, как вольфрам, висмут, свинец и др.

На основе приведенных расчетов разработан ряд опытно-про­ мышленных приборов, один из которых был испытан на Буурдииской фабрике, обогащающей свинцово-цинковую руду.

Испытания показали, что (3 — (3-метод автоматического измере­ ния содержания свинца в продуктах обогащения приемлем в про­ мышленных условиях. Чувствительность регистрирующего прибора составляет 1,5% абс. или 5—10% отн. при изменении содержания свинца в пробах в пределах 26—48%.

Значительные ошибки измерения возникают вследствие колеба­ ния таких параметров пробы, как гранулометрический состав твер­ дого и влажность. Экспериментальные данные показывают, что с уменьшением размеров зерен руды при неизменном содержании металлов в пробе интенсивность обратнорассеянного (3-излучения увеличивается, что вызывает дополнительную ошибку измерения. При увеличении влажности интенсивность обратного (3-излучения уменьшается, так как уменьшается количество твердого в пробе, а также за счет присутствующего в воде водорода увеличивается коэффициент поглощения [3-частиц как падающих на образец, так и рассеянных от него.

Кроме указанных факторов, влияющих на точность измерения, необходимо учитывать также и состояние поверхности анализируе­ мой пробы.

М е т о д р а с с е я н н о г о у - и з л у ч е н и я . В прикладной ядерной геофизике этот метод называют у — у-методом.

Теория распространения рассеянного у-излучения в горных поро­ дах по сравнению с теорией распространения первичного у-излуче- ния довольно сложна и здесь не рассматривается. Этот метод при­ меняют для определения содержания элементов с большим Z (сви­ нец, ртуть, вольфрам и др.) при использовании мягких у-источников с £ < 0 , 5 МэВ.

В Московском институте стали и сплавов разработано несколько модификаций анализатора вольфрама, две из которых приведены

80

ниже. Они отличаются в основном типами используемых детекто­ ров [44].

Радиоизотопный анализатор РАВ-1-ГД (рис. 69) состоит из кор­ пуса, в котором заключены свинцовый обтюратор 8 с источником у-излучения 9, газоразрядные детекторы 4, предусилитель 1. Детек­ торы и источник излучения защищены свинцовой оболочкой. К ор­ пус 3 установлен на подставку 2. Детекторы и источник излучения разделены свинцовым разделителем так, чтобы прямое излучение не попадало на детекторы. На верхней площадке корпуса, выполнен­ ной из гетинакса толщиной 1 мм, установлена направляющая рама 5. По раме перемещаются две кюветы: одна с контрольной, другая с анализируемой пробами. Корпус закрывается свинцовой крышкой 7, имеющей окно для перемещения кюветы 6 с контролируемой про­ бой в зону измерения. При крайнем правом положении (показано пунктиром) в зоне измерения находится кювета с контрольной пробой. При этом анализатором измеряется известное содержание элемента и производится коррекция по шкале вторичного прибора. При перемещении кюветы с анализируемой пробой в зону измерения кювета с контрольной пробой отводится в крайнее левое положение. Отсчет содержания металла производится по шкале вторичного прибора.

сг

Рис. 70. Принципиальная схема электронного блока анализатора РАВ-1-ГД

6 Заказ 1081

50Г ц

Рис. 71. С хем а а н ал и за тор а Р А В -З -С Д

Предусилитель позволяет разместить датчик на расстоянии до 20 м от электронного блока. Электронный блок (рис. 70), предназ­ наченный для измерения средней частоты импульсов, поступающих с усилителя, содержит нормализатор импульсов на лампе Л6 с инте­ грирующей ячейкой, ламповый вольтметр на лампе Л7, сигнальное устройство и стабилизированный блок питания. В качестве нормали­ затора импульсов используется одновибратор, на вход которого поступают отрицательные импульсы усилителя. Напряжение инте­ грирующей цепи сглаживается фильтром, состоящим из конденса­ тора С9, сопротивления R14, и измеряется ламповым вольтметром на лампе Л7. Ламповый вольтметр представляет собой мост пере­ менного тока, плечи которого составлены сопротивлениями R17, R18, R22 и двумя половинами лампы Л7. В измерительную диаго­ наль моста могут быть включены измерительные приборы и сигнали­ зирующее реле. В приборе предусмотрен выход на вторичный при­ бор ПС, ЭПП или ЭПД (клеммы 1 и 2). Недостаток анализатора РАВ-1-ГД состоит в использовании малоэффективных газоразряд­ ных счетчиков. В связи с этим в анализаторе РАВ-З-СД применен в качестве детектора сцинтилляционный счетчик.

82

Электрическая схема анализатора РАВ-З-СД состоит из блока питания, фотоэлектронного умножителя ФЭУ, измерительной схемы и вторичного прибора типа ЭМД или МСР-1 (рис. 71). Блок пита­ ния, который включается в сеть через феррорезонансиый стабилиза­ тор С-0,09, состоит из силового трансформатора Тр1 со вторичными обмотками для питания высоковольтного выпрямителя, анода и экранной цепи ламп измерительной схемы, питания накала ламп. Принцип работы схемы заключается в следующем.

Рассеянные средой у-кванты падают на сцинтиллятор, кристалл Nal(Tl), и возбуждают фотоны света, которые, попадая на фотокатод, выбивают электроны, усиливаемые затем умножителем. Выделен­ ное на анодной нагрузке R12, R15 и R16 фотоэлектронного умножи­ теля напряжение передается на управляющую сетку Л1 и Л2. Уси­ ленное напряжение с анода Л1 через контактную группу Р пере­ дается на анод левого триода. При увеличении отрицательного напряжения на анодной нагрузке ФЭУ выходной балансный каскад запирается по управляющим сеткам, вызывая изменение напряже­ ния на анодах лампы Л2, что в свою очередь ведет к возникновению разбаланса. Напряжение разбаланса подается на вход электрон­ ного моста.

Схема охвачена-отрицательной обратной связью, стабилизиру­ ющей ток ФЭУ для заданного значения, определяемого содержанием контролируемого элемента.

При анализе шеелитового концентрата погрешность определения содержания W 0 3 составляла 1,5% отн. При анализе руды, содержа­ щей 0,2% W 0 3, ошибка составляет 10—15% отн.

Как показал опыт, при постоянных плотности и химическом составе среды с помощью у — у-метода можно оценивать изменения концентрации в жидкой среде элементов с большими атомными но­ мерами, начиная с 0,2—0,5 г/л в эквивалентах свинца, т. е. с 0,02— 0,05 вес. %.

К недостаткам у — у-метода следует отнести зависимость обратно рассеянного у-излучения от плотности исследуемой среды при посто­ янном содержании определяемого элемента. Можно исключить влия­ ние плотности среды, учитывая ее изменение по интенсивности

Следовательно, измеряя коэффициент фотоэлектрического погло­ щения, также можно определить концентрацию полезных элементов

вруде и продуктах обогащения.

Кнедостаткам метода поглощения у-излучения следует отнести

зависимость поглощения у-квантов не только от содержания опреде­ ляемого элемента, но и от плотности контролируемой среды, а также

. от процентного содержания элементов, составляющих 'примеси. Этот недостаток устранен в анализаторе вольфрама РАВ-4-ПС благодаря удачному подбору источника излучения.

Определение содержания вольфрама производят измерением погло­ щения у-излучения пробой анализируемого материала. Поглощение излучения анализируемой пробой сравнивают с поглощением излу­ чения эталоном и определяют относительное изменение поглоще­ ния, которое соответствует разности концентраций вольфрама в эта­ лонном образце и в анализируемой пробе.

Анализатор состоит из двух стандартных и двух эксперименталь­ ных блоков (рис. 72). Стандартными блоками являются: блок высо­ кого напряжения 9, питающий высоким напряжением пропорцио­ нальный счетчик 4; блок пересчетного устройства 7 ПСТ-100. К экспериментальным блокам относятся: измерительная головка с де­ тектором^ качестве которого использован пропорциональный счетчик СРМ-1 с предварительным усилителем импульсов 5; блок регистра­ ции 6 с блоками питания транзисторных схем 8.

Измерительная головка состоит из пропорционального счетчика 4. Над счетчиком расположена каретка с гнездами, в которые вста­ влены стаканы с анализируемой и эталонной пробами 3. Дно ста­ кана выполнено из тефлоновой пленки, пропускающей К а,(3-излу­ чение железа. Регистрация этого излучения компенсирует эффект поглощения квантов Ти-170 в железе. Над кареткой размещен свинцовый контейнер 2 с источником у-излучения 1, в качестве которого использован Ти-170 с активностью 4 мг-экв радия. Кон­ тейнер 2 имеет коллиматор, который формирует пучок у-лучей, направляя его строго по оси стакана с анализируемой пробой на окно счетчика. Каретка, перемещаясь в горизонтальном направле­ нии, занимает определенное фиксированное положение по отноше­ нию к источнику и детектору.

М е т о д ы в о з б у ж д е н и я в т о р и ч н о г о х а р а к ­ т е р и с т и ч е с к о г о и з л у ч е н и я . Как уже отмечалось выше, при взаимодействии мягкого у- или рентгеновского излучения с веществом главное значение имеет фотоэффект, при котором фо­ тоны, поглощенные веществом, выбивают из внутренних электрон-

84