本發(fā)明涉及一種在線鋁土礦鋁硅比分析儀器，具體說(shuō)涉及一種中子活化在線分析鋁土礦中的鋁硅比的儀器。

背景技術(shù)：

鋁土礦是世界上最重要的鋁礦資源，其次是明礬石、霞石、粘土等。目前世界氧化鋁工業(yè)，除俄羅斯利用霞石生產(chǎn)部分氧化鋁外，幾乎世界上所有的氧化鋁都是用鋁土礦為原料生產(chǎn)的。而衡量鋁土礦優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一是鋁土礦中三氧化二鋁含量和二氧化硅含量的比值，俗稱(chēng)鋁硅比。

堿法生產(chǎn)氧化鋁主要有拜耳法、燒結(jié)法以及聯(lián)合法等三種，而采用什么方法生產(chǎn)氧化鋁，主要是由鋁土礦的“鋁硅比”來(lái)決定的。從一般技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)看，礦石鋁硅比為3左右通常選用燒結(jié)法；鋁硅比高于10的礦石可以采用拜耳法；當(dāng)鋁土礦的品位處于二者之間時(shí)，可采用聯(lián)合法處理，以充分發(fā)揮拜耳法和燒結(jié)法各自的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此在生產(chǎn)氧化鋁的過(guò)程中，需要對(duì)原料鋁土礦的鋁硅比進(jìn)行檢驗(yàn)，指導(dǎo)生產(chǎn)。

而目前確定鋁土礦的鋁硅比值，采用的方式是人工從料堆或皮帶上取樣，然后將樣品通過(guò)化學(xué)分析的方法，得到其中三氧化二鋁和二氧化硅的含量，然后通過(guò)計(jì)算三氧化二鋁含量與二氧化硅含量的比值來(lái)得到鋁土礦的鋁硅比值。

而通過(guò)人工取樣到化驗(yàn)室經(jīng)過(guò)化學(xué)方法分析及計(jì)算得到鋁土礦的鋁硅比值，人為取樣的代表性是一個(gè)問(wèn)題，在過(guò)程上還有烘干、研磨、篩分等工序，等到最終的鋁硅比值結(jié)果出來(lái)，已經(jīng)是幾個(gè)小時(shí)以后的事情了，在時(shí)間上存在了嚴(yán)重的滯后性，對(duì)生產(chǎn)工藝只能起到事后質(zhì)檢的作用，起不到指導(dǎo)工藝調(diào)整的作用。

目前還沒(méi)有能夠直接對(duì)皮帶上鋁土礦進(jìn)行在線分析鋁硅比值的儀表。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)原有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種能夠在線分析鋁土礦的鋁硅比的儀器。

本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案是：

屏蔽輸出器5通過(guò)測(cè)量架11被安裝于實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的上皮帶2和下皮帶1之間，探測(cè)器屏蔽體13通過(guò)測(cè)量架11被安裝于實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的上皮帶2和鋁土礦的上方。測(cè)量架11通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的皮帶架10固定，測(cè)量架11外面安裝有防護(hù)罩12。探測(cè)器屏蔽體13內(nèi)部裝有γ射線探測(cè)器6，γ射線探測(cè)器6與多道能譜分析器8聯(lián)接，多道能譜分析器8與上位機(jī)9聯(lián)接。

防護(hù)罩12分為二層，防護(hù)罩內(nèi)層122的材質(zhì)為鉛，防護(hù)罩外層121的材質(zhì)為聚乙烯。

探測(cè)器屏蔽體13分為二層，探測(cè)器屏蔽體內(nèi)層132的材質(zhì)為鎘，探測(cè)器屏蔽體外層131的材質(zhì)為聚乙烯。

屏蔽輸出器5中裝有中子源3，屏蔽輸出器5對(duì)中子源3進(jìn)行屏蔽防護(hù)。屏蔽輸出器5開(kāi)有能夠封閉的楔形準(zhǔn)直孔4，當(dāng)準(zhǔn)直孔打開(kāi)時(shí)，中子射線只能在一定的范圍內(nèi)照射，當(dāng)準(zhǔn)直孔關(guān)閉后，整體無(wú)輻射外泄。在使用時(shí)，楔形準(zhǔn)直孔4敞開(kāi)，中子源3所發(fā)出的中子向上照射，輻射在上皮帶2以及其上的鋁土礦，中子與鋁土礦中的原子核發(fā)生相互作用，原子核被中子活化，從穩(wěn)定的基態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，當(dāng)不同元素的被活化原子核從激發(fā)態(tài)退激時(shí)會(huì)釋放出不同能量的特征γ射線。

γ射線探測(cè)器6將接收到的γ射線轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)傳輸給多道能譜分析器8，多道能譜分析器8對(duì)γ射線探測(cè)器6傳輸來(lái)的脈沖幅度進(jìn)行識(shí)別，并分別形成橫軸對(duì)應(yīng)射線能量、縱軸對(duì)應(yīng)射線個(gè)數(shù)的能譜，并從能譜中識(shí)別出對(duì)應(yīng)鋁元素特征γ射線能量峰和硅元素特征γ射線能量峰的峰面積s1和s2，多道能譜分析器8將以上數(shù)據(jù)s1、s2傳輸給上位機(jī)9，上位機(jī)9根據(jù)下式計(jì)算出鋁土礦的鋁硅比值p：

式中s1為鋁元素特征γ射線能量峰的峰面積，s2為硅元素特征γ射線能量峰的峰面積，a、b、c、d、e為待定系數(shù)，通過(guò)對(duì)已知鋁硅比的不同鋁土礦進(jìn)行測(cè)量，由測(cè)量結(jié)果s1、s2的數(shù)值及對(duì)應(yīng)的鋁硅比值采用常規(guī)的非線性回歸處理獲得。

有益效果：

因?yàn)樽罱K計(jì)算得到的鋁硅比值是三氧化二鋁含量與二氧化硅含量的比值關(guān)系，所以不受皮帶上鋁土礦的總量的影響。

儀表的整體屏蔽防護(hù)采用二層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層是鉛用于屏蔽γ射線，外層是聚乙烯用來(lái)屏蔽中子。將鉛置于內(nèi)層，可以降低對(duì)鉛的使用量，減少儀表的成本及重量。

探測(cè)器屏蔽體采用二層結(jié)構(gòu)，探測(cè)器屏蔽體外層是聚乙烯用于吸收慢中子和慢化快中子，使穿過(guò)聚乙烯后的中子能量低于0.5ev；探測(cè)器屏蔽體內(nèi)層是鎘板，對(duì)能量低于0.5ev的中子有極強(qiáng)的吸收效應(yīng)。通過(guò)探測(cè)器屏蔽體的二層結(jié)構(gòu)，將中子對(duì)γ探測(cè)器的影響降至最低，提高儀表的分析精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述儀表的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)剖面圖

圖3為探測(cè)器屏蔽體的結(jié)構(gòu)剖面圖

圖中：1下皮帶，2上皮帶，3中子源，4楔形準(zhǔn)直孔，5屏蔽輸出器，6γ探測(cè)器，8多道能譜分析器，9上位機(jī)，10皮帶架，11測(cè)量架，12防護(hù)罩，13探測(cè)器屏蔽體，121防護(hù)罩外層，122防護(hù)罩內(nèi)層，131探測(cè)器屏蔽體外層，132探測(cè)器屏蔽體內(nèi)層。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的儀表結(jié)構(gòu)和使用方法。

如圖1所示：

屏蔽輸出器5通過(guò)測(cè)量架11被安裝于實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的上皮帶2和下皮帶1之間，探測(cè)器屏蔽體13通過(guò)測(cè)量架11被安裝于實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的上皮帶2和鋁土礦的上方。測(cè)量架11通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的皮帶架10固定，測(cè)量架11外面安裝有防護(hù)罩12。探測(cè)器屏蔽體13內(nèi)部裝有γ射線探測(cè)器6，γ射線探測(cè)器6與多道能譜分析器8聯(lián)接，多道能譜分析器8與上位機(jī)9聯(lián)接。

屏蔽輸出器5中裝有中子源3，屏蔽輸出器5對(duì)中子源3進(jìn)行屏蔽防護(hù)。屏蔽輸出器5開(kāi)有能夠封閉的楔形準(zhǔn)直孔4，當(dāng)準(zhǔn)直孔打開(kāi)時(shí)，中子射線只能在一定的范圍內(nèi)照射，當(dāng)準(zhǔn)直孔關(guān)閉后，整體無(wú)輻射外泄。在使用時(shí)，楔形準(zhǔn)直孔4敞開(kāi)，中子源3所發(fā)出的中子向上照射，輻射在上皮帶2以及其上的鋁土礦，中子與鋁土礦中的原子核發(fā)生相互作用，原子核被中子活化，從穩(wěn)定的基態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，當(dāng)不同元素的被活化原子核從激發(fā)態(tài)退激時(shí)會(huì)釋放出不同能量的特征γ射線。

如圖2所示：防護(hù)罩12分為二層，防護(hù)罩內(nèi)層122的材質(zhì)為鉛，防護(hù)罩外層121的材質(zhì)為聚乙烯。

如圖3所示：探測(cè)器屏蔽體13分為二層，探測(cè)器屏蔽體內(nèi)層132的材質(zhì)為鎘，探測(cè)器屏蔽體外層131的材質(zhì)為聚乙烯。

儀表的使用方法如下：

γ射線探測(cè)器6將接收到的γ射線轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)傳輸給多道能譜分析器8，多道能譜分析器8對(duì)γ射線探測(cè)器6傳輸來(lái)的脈沖幅度進(jìn)行識(shí)別，并分別形成橫軸對(duì)應(yīng)射線能量、縱軸對(duì)應(yīng)射線個(gè)數(shù)的能譜，并從能譜中識(shí)別出對(duì)應(yīng)鋁元素特征γ射線能量峰和硅元素特征γ射線能量峰的峰面積s1和s2。形成能譜并自動(dòng)尋峰、計(jì)算峰面積為多道能譜分析器8的自有功能，其技術(shù)為行業(yè)內(nèi)所公知。多道能譜分析器8將以上數(shù)據(jù)s1、s2傳輸給上位機(jī)9，上位機(jī)9根據(jù)下式計(jì)算出鋁土礦的鋁硅比值p：

式中s1為鋁元素特征γ射線能量峰的峰面積，s2為硅元素特征γ射線能量峰的峰面積，a、b、c、d、e為待定系數(shù)，通過(guò)對(duì)已知鋁硅比的不同鋁土礦進(jìn)行測(cè)量，由測(cè)量結(jié)果s1、s2的數(shù)值及對(duì)應(yīng)的鋁硅比值采用常規(guī)的非線性回歸處理獲得。

應(yīng)用實(shí)例：

中子源3選用活度為10微克的cf-252同位素源；

γ探測(cè)器6選用晶體尺寸為ф100×100mm的nai(tl)閃爍體探測(cè)器；

多道能譜分析器8選用丹東東方測(cè)控技術(shù)股份有限公司研制的高速數(shù)字多道能譜分析器；

上位機(jī)9選用常規(guī)工控機(jī)；

防護(hù)罩內(nèi)層122的材質(zhì)為鉛，厚度為2毫米；

防護(hù)罩外層121的材質(zhì)為聚乙烯，厚度為10厘米；

探測(cè)器屏蔽體內(nèi)層132的材質(zhì)為鎘，厚度為0.5毫米；

探測(cè)器屏蔽體外層131的材質(zhì)為聚乙烯，厚度為5厘米；

測(cè)量架11委托機(jī)械加工廠制作；

使用儀表樣機(jī)對(duì)二十種已知鋁硅比值的鋁土礦進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)非線性回歸獲得a、b、c、d、e的數(shù)值分別為：a=2.2588，b=6.3725，c=3.4672，d=7.2206，e=0.00132。