一种基于X射线的矿浆浓度检测系统与方法

本发明涉及矿浆浓度检测，具体为一种基于x射线的矿浆浓度检测系统与方法。

背景技术：

1、矿浆准备器作为选矿生产过程中重要的调浆设备,其中的实时矿浆浓度是影响选矿技术经济指标的重要参数，但矿浆浓度的在线检测问题一直是从事检测技术研究人员所要面对的难题之一，不能够实现矿浆浓度在线精准检测，就不能够实现整个生产过程的完全控制，就不能完成提高产品质量和节约成本的预期目标。通过精确控制矿浆浓度，可以避免不必要的过程步骤或再处理操作，从而减少能源和化学品的使用，降低成本。同时，通过确保矿浆浓度的稳定性，可以减少废料的产生，并降低对环境的负面影响。

2、现今所使用的检测矿浆准备器实时浓度的设备对矿浆准备器内矿浆实时浓度的检测并不是十分的精确,检测的高成本和低精确度成为难以解决的问题，因此需要一个新的矿浆浓度检测方法进行矿浆浓度的检测，而本发明有低成本、高精确度、易操作等多个检测优点，因此技术一旦成熟，对于矿浆准备器内矿浆浓度的实时监测具有重要意义。

3、为此，我们提出了一种基于x射线的矿浆浓度检测系统与方法来解决问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种基于x射线的矿浆浓度检测系统与方法，解决了上述背景技术中所提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于x射线的矿浆浓度检测系统，包括：

3、壳体；

4、入料口，开设在壳体的表面；

5、出料口，开设在壳体的底面；

6、铅板外壳，固定安装在壳体的表面；

7、其中，所述铅板外壳一处安装有x射线源，所述铅板外壳内安装有x射线电压，该铅板外壳、x射线源、x射线电压的数量为两个，均以壳体正面的中线为对称轴分布在两侧；

8、中心固定柱，通过传感器与x射线探测器相连；

9、其中，所述x射线探测器与x射线源相连；

10、pc机，与中心固定柱通过电线连接。

11、一种基于x射线的矿浆浓度检测方法，包括以下步骤：

12、s1：检测煤颗粒矿物组成；

13、s2：计算不同浓度下模拟数据与探测器接收数据的修正系数；

14、s3：建立geant4矿浆浓度模型；

15、s4：检测系统监测数据；

16、s5：矩阵运算，得到实际浓度。

17、优选的，步骤s1中的检测煤颗粒矿物组成具体操作为：对所测矿浆的煤粒进行元素组成测定，得到煤粒中每一种元素占比。

18、优选的，步骤s2中计算不同浓度下模拟数据与探测器接收数据的修正系数具体操作为：

19、s21：在geant4工具包中定义所测矿浆元素包括煤和水，选择物理过程，定义x射线源，模拟x射线穿过浓度为c1的矿浆发生的能量沉积，将材料区域划分为100×100的小区域，每个区域与x射线探测器中每个传感器对应，并按照以下公式进行计算：

20、

21、其中，e为x射线穿过浓度为c1的矿浆发生的能量沉积矩阵；

22、e1，1，e1，100，e100，1，e100，100为100×100的每个小区域的能量沉积；

23、

24、其中，为能量沉积矩阵经过转化后的最终模拟数据；

25、

26、其中，|e|为能量沉积矩阵的模；

27、s22：利用x射线检测系统，检测x射线穿透浓度为c1的矿浆时，射线的衰减能量，并且利用x射线探测器转换成灰度图像，提取每个像素点的灰度值作为实验数据，如下所示：

28、

29、其中，g为x射线成像图像的灰度矩阵；

30、s23：计算修正系数x

31、

32、其中，代表矩阵的第i行第j列的元素；

33、gi，j代表g的第i行第j列的元素。

34、优选的，步骤s3中建立geant4矿浆浓度模型具体操作为：

35、s31：在得到8个不同浓度的模拟数据后，计算能量沉积均值：

36、

37、s32：利用计算机建立浓度与能量沉积均值函数关系c＝f(y)。

38、优选的，步骤s4中检测系统监测数据具体操作为：x射线管产生x射线，穿过矿浆发生射线衰减，x射线探测器检测到衰减后的x射线，并产生电流，经过x射线底部的传感器转换成灰度图像，不同的矿浆浓度会产生不同的灰度值。

39、优选的，步骤s5中矩阵运算，得到实际浓度具体操作为：计算灰度图像

40、均值：

41、

42、其中，将g作为c＝f(y)函数中的y，计算出实际浓度。

43、本发明提供了一种基于x射线的矿浆浓度检测系统与方法。该基于x射线的矿浆浓度检测系统与方法具备以下有益效果：

44、本发明通过精确控制矿浆浓度，可以避免不必要的过程步骤或再处理操作，从而减少能源和化学品的使用，降低成本，同时，通过确保矿浆浓度的稳定性，可以减少废料的产生，并降低对环境的负面影响。

技术特征：

1.一种基于x射线的矿浆浓度检测系统，其特征在于，包括：

2.一种基于x射线的矿浆浓度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于x射线的矿浆浓度检测方法，其特征在于，步骤s1中的检测煤颗粒矿物组成具体操作为：对所测矿浆的煤粒进行元素组成测定，得到煤粒中每一种元素占比。

4.根据权利要求2所述的一种基于x射线的矿浆浓度检测方法，其特征在于，步骤s2中计算不同浓度下模拟数据与探测器接收数据的修正系数具体操作为：

5.根据权利要求2所述的一种基于x射线的矿浆浓度检测方法，其特征在于，步骤s3中建立geant4矿浆浓度模型具体操作为：

6.根据权利要求2所述的一种基于x射线的矿浆浓度检测方法，其特征在于，步骤s4中检测系统监测数据具体操作为：x射线管产生x射线，穿过矿浆发生射线衰减，x射线探测器检测到衰减后的x射线，并产生电流，经过x射线底部的传感器转换成灰度图像，不同的矿浆浓度会产生不同的灰度值。

7.根据权利要求2所述的一种基于x射线的矿浆浓度检测方法，其特征在于，步骤s5中矩阵运算，得到实际浓度具体操作为：计算灰度图像均值：

技术总结
本发明涉及矿浆浓度检测技术领域，且公开了一种基于X射线的矿浆浓度检测系统，包括：壳体；入料口，开设在壳体的表面；出料口，开设在壳体的底面；铅板外壳，固定安装在壳体的表面；其中，所述铅板外壳一处安装有X射线源，所述铅板外壳内安装有X射线电压，该铅板外壳、X射线源、X射线电压的数量为两个，均以壳体正面的中线为对称轴分布在两侧；中心固定柱，通过传感器与X射线探测器相连；其中，所述X射线探测器与X射线源相连。本发明通过精确控制矿浆浓度，可以避免不必要的过程步骤或再处理操作，从而减少能源和化学品的使用，降低成本，同时，通过确保矿浆浓度的稳定性，可以减少废料的产生，并降低对环境的负面影响。

技术研发人员：李星,尹建强,朱金波,朱宏政,潘高超,史苘桧
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16