本發(fā)明涉及一種在線燒結(jié)料堿度分析儀器，具體說涉及一種中子活化在線分析燒結(jié)料中的堿度的儀器。

背景技術(shù)：

燒結(jié)料是高爐冶煉的主要原料，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到煉鐵生產(chǎn)過程穩(wěn)定、順行和其它技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的完成。燒結(jié)料不僅要品位高，強(qiáng)度高，粒度組成合理、粉末少，而且燒結(jié)料的堿度穩(wěn)定對高爐有較大影響。眾所周知，改善燒結(jié)料質(zhì)量是高爐精料的主要內(nèi)容，也是提高高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)。特別是燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率的提高，對燒結(jié)和煉鐵的產(chǎn)量、質(zhì)量都有著重要的影響，國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)堿度穩(wěn)定率每提高10%時(shí)，焦比降低1%，產(chǎn)量提高1.5%，由此可見燒結(jié)料堿度穩(wěn)定率的提高對強(qiáng)化高爐冶煉、增鐵節(jié)焦有著重要的意義。

而目前確定燒結(jié)料的堿度值，采用的方式是人工從皮帶上取樣，然后將樣品通過化學(xué)分析的方法，得到其中氧化鈣和二氧化硅的含量，然后通過計(jì)算氧化鈣含量與二氧化硅含量的比值來得到燒結(jié)料的堿度值。

而通過人工取樣到化驗(yàn)室經(jīng)過化學(xué)方法分析及計(jì)算得到燒結(jié)料的堿度值，在過程上還有烘干、研磨、篩分等工序，等到最終的堿度值結(jié)果出來，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。

目前還沒有能夠直接對皮帶上燒結(jié)料進(jìn)行在線分析堿度值的儀表。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對原有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種能夠在線分析燒結(jié)料的堿度的儀器。

本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案是：

屏蔽輸出器5、探測器屏蔽體13通過測量架11被安裝于實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)場的上皮帶2和下皮帶1之間。測量架11通過現(xiàn)場的皮帶架10固定，測量架11外面安裝有防護(hù)罩12。探測器屏蔽體13內(nèi)部裝有γ射線探測器6，γ射線探測器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。

探測器屏蔽體13分為二層，探測器屏蔽體內(nèi)層132的材質(zhì)為鎘，探測器屏蔽體外層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對中子源3進(jìn)行屏蔽防護(hù)，并使中子源發(fā)出的射線無法直接照射到γ射線探測器6上。屏蔽輸出器5開有能夠封閉的楔形準(zhǔn)直孔4，當(dāng)準(zhǔn)直孔打開時(shí)，中子只能在一定的范圍內(nèi)照射，當(dāng)準(zhǔn)直孔關(guān)閉后，整體無輻射外泄。在使用時(shí)，楔形準(zhǔn)直孔4敞開，中子源3所發(fā)出的中子向上照射，輻射在上皮帶2以及其上的燒結(jié)料，中子與燒結(jié)料中的原子核發(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)會釋放出不同能量的特征γ射線。

γ射線探測器6將接收到的γ射線轉(zhuǎn)化為脈沖信號傳輸給多道能譜分析器8，多道能譜分析器8對γ射線探測器6傳輸來的脈沖幅度進(jìn)行識別，并分別形成橫軸對應(yīng)射線能量、縱軸對應(yīng)射線個(gè)數(shù)的能譜，并從能譜中識別出對應(yīng)鈣元素特征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)算出燒結(jié)料的堿度值p：

式中s1為鈣元素特征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)，通過對已知堿度的不同燒結(jié)料進(jìn)行測量，由測量結(jié)果s1、s2的數(shù)值及對應(yīng)的堿度值采用常規(guī)的非線性回歸處理獲得。

有益效果：

因?yàn)樽罱K計(jì)算得到的堿度值是氧化鈣含量與二氧化硅含量的比值關(guān)系，所以不受皮帶上燒結(jié)料的總量的影響。

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，外層是聚乙烯用來屏蔽中子。將鉛置于內(nèi)層，可以降低對鉛的使用量，減少儀表的成本及重量。

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

附圖說明

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探測器，8多道能譜分析器，9上位機(jī)，10皮帶架，11測量架，12防護(hù)罩，13探測器屏蔽體，121防護(hù)罩外層，122防護(hù)罩內(nèi)層，131探測器屏蔽體外層，132探測器屏蔽體內(nèi)層。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(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、探測器屏蔽體13通過測量架11被安裝于實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)場的上皮帶2和下皮帶1之間。測量架11通過現(xiàn)場的皮帶架10固定，測量架11外面安裝有防護(hù)罩12。探測器屏蔽體13內(nèi)部裝有γ射線探測器6，γ射線探測器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對中子源3進(jìn)行屏蔽防護(hù)，并使中子源發(fā)出的射線無法直接照射到γ射線探測器6上。屏蔽輸出器5開有能夠封閉的楔形準(zhǔn)直孔4，當(dāng)準(zhǔn)直孔打開時(shí)，中子只能在一定的范圍內(nèi)照射，當(dāng)準(zhǔn)直孔關(guān)閉后，整體無輻射外泄。在使用時(shí)，楔形準(zhǔn)直孔4敞開，中子源3所發(fā)出的中子向上照射，輻射在上皮帶2以及其上的燒結(jié)料，中子與燒結(jié)料中的原子核發(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：探測器屏蔽體13分為二層，探測器屏蔽體內(nèi)層132的材質(zhì)為鎘，探測器屏蔽體外層131的材質(zhì)為聚乙烯。

儀表的使用方法如下：

γ射線探測器6將接收到的γ射線轉(zhuǎn)化為脈沖信號傳輸給多道能譜分析器8，多道能譜分析器8對γ射線探測器6傳輸來的脈沖幅度進(jìn)行識別，并分別形成橫軸對應(yīng)射線能量、縱軸對應(yīng)射線個(gè)數(shù)的能譜，并從能譜中識別出對應(yīng)鈣元素特征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)算出燒結(jié)料的堿度值p：

式中s1為鈣元素特征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)，通過對已知堿度的不同燒結(jié)料進(jìn)行測量，由測量結(jié)果s1、s2的數(shù)值及對應(yīng)的堿度值采用常規(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探測器6選用晶體尺寸為ф100×100mm的nai(tl)閃爍體探測器；

多道能譜分析器8選用丹東東方測控技術(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；

探測器屏蔽體內(nèi)層132的材質(zhì)為鎘，厚度為0.5毫米；

探測器屏蔽體外層131的材質(zhì)為聚乙烯，厚度為5厘米；

測量架11委托機(jī)械加工廠制作；

使用儀表樣機(jī)對二十種已知堿度值的燒結(jié)料進(jìn)行測量，通過非線性回歸獲得a、b、c、d、e的數(shù)值分別為：a=3.3742，b=7.8625，c=7.6782，d=11.2574，e=0.0031。