专利名称：散射式矿石成分实时在线检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿石包含成分的检测装置，特别是一种散射式矿石成分实 时在线检测装置。
技术背景现行的矿石成分检测技术主要是X荧光分析矿石元素，X荧光分析方法由 于与被测物料粒度有关，通常要将被测物料制作成标准样片,然后在实验室分析, 因而不能满足工业上在现场对物料进行在线连续快速检测的要求。中子活化分 析是现代分析技术的一个重要分支，用热中子和快中子流轰击矿石物料中元素 的原子核，发生热中子俘获反应和快中子非弹散射反应的原子核在很短时间内 放出Y射线，这部分Y射线携带了元素种类和含量等信息，只要分析这部分射线 就可以实现矿石物料全元素的在线分析。现行使用中子活化分析技术检测矿石 元素成分的实现方案是中子源在被测物料的一侧，而伽玛射线探测器则位于 被测物料的另一侧，其主要缺陷是检测精度受被测物料厚度变化影响较大，从 而只能检测物料厚度相对稳定的物料，否则测量误差变大，测量精度降低。 发明内容发明目的本发明针对现有技术的不足，提供了一种适于在传输皮带上使 用的散射式矿石成分实时在线检测装置。技术方案本发明提供了一种散射式矿石成分实时在线检测装置，其特征 在于，包括测量装置和控制分析装置；其中测量装置由电可控中子发生器、Y射 线探测器、中子检测仪和反射慢化体组成；控制分析装置由中子检测电路、中 子发生器控制电路、数据采集模块、数据处理模块、高压电源、探测器电源及 温控模块、电控柜、主控计算机构成；电可控中子发生器、中子检测仪和Y射线 探测器都位于反射慢化体的一侧；高压电源通过高压电缆与电可控中子发生器 相连；电控柜能控制电可控中子发生器和Y射线探测器的开启和关闭；中子检测 仪与中子检测电路相连，并将中子检测信号传送给中子发生器控制电路，电可 控中子发生器将自己的工作状态反馈给中子发生器控制电路；中子检测仪将其 信号传送到中子检测电路、中子发生器控制电路和主控计算机，并由主控计算
机控制电可控中子发生器的中子产额；数据采集模块和探测器电源及温控模块 与y射线探测器相连；探测器电源及温控模块与y射线探测器相连，给探测器供 电并控制探测器工作温度；y射线探测器与数据采集模块、数据处理模块以及主 控计算机之间依次用电缆相连接；y射线探测器，由数据采集模块获得数据，经 过数据处理模块的处理，将分析结果传输给主控计算机。电可控中子发生器的上面是反射慢化体，用来聚焦中子流并慢化快中子成 热中子。反射慢化体由铅或者铋，钨合金，与含硼聚乙烯组成，其总厚度是3.5 cm 4cm，厚度比是1: 2~3。在y射线探测器的外表面是一层中子吸收体，中子吸收体的厚度为 0.5 0.6cm，其配比是5~8%锂和软胶。其主要用来吸收热中子，避免中子进入探 测器结构材料产生y射线。y射线探测器即可采用一般的BGO探测器。在测量装置内，反射慢化体的下方设有测量腔；电可控中子发生器、y射线 探测器、中子检测仪装在测量腔的腔体内；腔体由铅和含硼聚乙烯组成。测量 腔用来慢化中子和吸收伽玛射线，尽可能减少中子发生器材料、防护体材料产 生的伽玛射线从探测器的侧面进入y射线探测器。为了增加装置的整体安全性，同时保证测量的精度，测量装置的最外层是 由屏蔽防护顶盖和屏蔽防护底座组成的复合屏蔽防护体，复合屏蔽防护体由含 硼聚乙烯组成。测量装置中，在测量腔以及反射慢化体上方设有用于运输矿石物料物料传 送带。为了达到良好的测量效果，电可控中子发生器产额为3 5E7n/s。 有益效果本发明能够安装在矿石开采、矿石烧结配料等工艺的传输皮带上，无需取样制样，即可用于对铁矿石、铝土矿、石灰石矿、铜矿、镍矿及煤 炭等矿石物料成分的进行实时在线检测，它能准确快速分析传输皮带上矿石中的Fe、 Al、 Si、 Ca、 Ti、 Cu、 Ni、 0、 C、 H、 N、 S、 Na、 K、 Mg等元素的含 量，对矿石资源的合理化开釆和高效使用提供实时指导。其具有受矿石物料厚 度变化影响小、信号稳定、检测精度高、检测速度快、安全可靠的优点。
图1是散射式矿石成分实时在线检测装置的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明装置的工作过程如下主控计算机12、数据采集系统7、数据处理系统8、中子发生器控制电路6、中子检测电路5、高压电源9均在 控制室中的电控柜11内，其余组件在测量腔14中。电控柜11通过电缆与各部 件相连，高压电源9通过高压电缆与电可控中子发生器1相连，数据采集系统7 和探测器电源及温控系统10与y射线探测器2相连，电控柜11能控制电可控中 子发生器1和y射线探测器2的开启和关闭，中子检测仪3与中子检测电路5 相连，并将中子检测信号传给中子发生器控制电路6，电可控中子发生器l将自 己的工作状态反馈给中子发生器控制电路6。电可控中子发生器1的上面是反射 慢化体4，它用来聚焦中子流并慢化快中子成热中子。物料传送带17从反射慢 化体4上面穿过，矿石物料放置在物料传送带17上。中子检测仪3放在反射慢 化体4下面，用来监测中子产额，将其信号传送到中子检测电路5和中子发生 器控制电路6，用来控制产额稳定。Y射线探测器2与中子发生器l之间是铅块 制成的测量腔14，主要用来慢化中子和吸收伽玛射线，尽可能减少中子发生器 材料、防护体材料产生的伽玛射线从探测器的侧面进入Y射线探测器2，在y射 线探测器2的周围是中子吸收体13，用来吸收热中子，避免中子进入探测器结 构材料产生y射线。y射线探测器2在反射慢化体4的下方，用来测量矿石中放 出的y射线。探测器电源及温控模块10与Y射线探测器2相连，用来给探测器 供电，并实现探测器温度控制。y射线探测器2与数据采集系统7、数据采集系 统7与数据处理系统8，数据处理系统8与主控计算机12，都有电缆相连接。 探测器5，由数据釆集系统15获得数据，经过数据处理系统16的处理。最后将 分析结果传输到主控计算机12上，由主控计算机12显示。工作原理本发明利用电可控中子发生器产生的快中子，通过特殊的反射 慢化体将快中子慢化为一定比例的快中子和热中子；利用快中子与矿石中的碳 氧等核素发生非弹散射核反应产生的特征y射线，以及热中子与矿石中的其它主 要元素的俘获反应产生瞬发俘获特征y射线，这部分y射线携带了元素种类和含 量等信息，只要分析这部分射线就可以实现矿石物料全部主要元素的在线分析。 能检测矿石物料的全部主要元素。
权利要求
1、一种散射式矿石成分实时在线检测装置，其特征在于，包括测量装置和控制分析装置；其中测量装置由电可控中子发生器(1)、γ射线探测器(2)、中子检测仪(3)和反射慢化体(4)组成；控制分析装置由中子检测电路(5)、中子发生器控制电路(6)、数据采集模块(7)、数据处理模块(8)、高压电源(9)、探测器电源及温控模块(10)、电控柜(11)、主控计算机(12)构成；电可控中子发生器(1)、中子检测仪(3)和γ射线探测器(2)都位于反射慢化体(4)的一侧；高压电源(9)通过高压电缆与电可控中子发生器(1)相连；电控柜(11)能控制电可控中子发生器(1)和γ射线探测器(2)的开启和关闭；中子检测仪(3)与中子检测电路(5)相连，并将中子检测信号传送给中子发生器控制电路(6)，电可控中子发生器(1)将自己的工作状态反馈给中子发生器控制电路(6)；中子检测仪(3)将其信号传送到中子检测电路(5)、中子发生器控制电路(6)和主控计算机(12)，并由主控计算机(12)控制电可控中子发生器(1)的中子产额；数据采集模块(7)和探测器电源及温控模块(10)与γ射线探测器(2)相连；探测器电源及温控模块(10)与γ射线探测器(2)相连，给探测器供电并控制探测器工作温度；γ射线探测器(2)与数据采集模块(7)、数据处理模块(8)以及主控计算机(12)之间依次用电缆相连接；γ射线探测器(2)，由数据采集模块(7)获得数据，经过数据处理模块(8)的处理，将分析结果传输给主控计算机(12)。
2、 根据权利要求1所述的一种散射式矿石成分实时在线检测装置，其特征 在于，Y射线探测器(2)的外表面是一层中子吸收体(13)。
3、 根据权利要求2所述的一种散射式矿石成分实时在线检测装置，其特征 在于，中子吸收体(13)的厚度为0.5~0.6cm，其物质配比是5~8%锂和软胶。
4、 根据权利要求1所述的一种散射式矿石成分实时在线检测装置，其特征 在于，在测量装置内，反射慢化体(4)的下方设有测量腔(14);电可控中子 发生器(1)、 Y射线探测器(2)、中子检测仪(3)装在测量腔(14)的腔体内； 腔体由铅和含硼聚乙烯组成。
5、 根据权利要求1或4所述的一种散射式矿石成分实时在线检测装置，其 特征在于，反射慢化体(4)由铅或者铋，钨合金，与含硼聚乙烯组成，其总厚 度是3.5cm 4cm，厚度比是l: 2~3。
6、 根据权利要求l、 2或4所述的一种散射式矿石成分实时在线检测装置， 其特征在于，Y射线探测器(2)为BGO探测器。
7、 根据权利要求1所述的一种散射式矿石成分实时在线检测装置，其特征 在于，测量装置的最外层是由屏蔽防护顶盖(15)和屏蔽防护底座(16)组成 的复合屏蔽防护体；复合屏蔽防护体由含硼聚乙烯组成。
8、 根据权利要求1所述的一种散射式矿石成分实时在线检测装置，其特征 在于，电可控中子发生器(1)产额为3 5E7n/s。
全文摘要
本发明提供了一种散射式矿石成分实时在线检测装置，通过测量装置和控制分析装置实现对矿石成分的实时检测。本发明能够安装在矿石开采、矿石烧结配料等工艺的传输皮带上，无需取样制样，即可用于对铁矿石、铝土矿、石灰石矿、铜矿、镍矿及煤炭等矿石物料成分进行实时在线检测，它能准确快速分析传输皮带上矿石中的Fe、Al、Si、Ca、Ti、Cu、Ni、O、C、H、N、S、Na、K、Mg等元素的含量，对矿石资源的合理化开采和高效使用提供实时指导。其具有受矿石物料厚度变化影响小、信号稳定、检测精度高、检测速度快、安全可靠的优点。
文档编号G01N23/22GK101158656SQ200710190038
公开日2008年4月9日 申请日期2007年11月19日 优先权日2007年11月19日
发明者宋兆龙 申请人:南京国晟科技有限公司