本發(fā)明涉及一種在線鋁土礦鋁硅比分析儀器，具體說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”來決定的。從一般技術(shù)和經(jīng)濟的觀點看，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，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，達到較好的技術(shù)經(jīng)濟指標。因此在生產(chǎn)氧化鋁的過程中，需要對原料鋁土礦的鋁硅比進行檢驗，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，然后通過計算三氧化二鋁含量與二氧化硅含量的比值來得到鋁土礦的鋁硅比值。

而通過人工取樣到化驗室經(jīng)過化學(xué)方法分析及計算得到鋁土礦的鋁硅比值，人為取樣的代表性是一個問題，在過程上還有烘干、研磨、篩分等工序，等到最終的鋁硅比值結(jié)果出來，已經(jīng)是幾個小時以后的事情了，在時間上存在了嚴重的滯后性，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鋁土礦進行在線分析鋁硅比值的儀表。

技術(shù)實現(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、探測器屏蔽體13通過測量架11被安裝于實際應(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9聯(lián)接。

防護罩12分為二層，防護罩內(nèi)層122的材質(zhì)為鉛，防護罩外層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進行屏蔽防護，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直孔4，當(dāng)準直孔打開時，中子只能在一定的范圍內(nèi)照射，當(dāng)準直孔關(guān)閉后，整體無輻射外泄。在使用時，楔形準直孔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)射線個數(shù)的能譜，并從能譜中識別出對應(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9，上位機9根據(jù)下式計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)，通過對已知鋁硅比的不同鋁土礦進行測量，由測量結(jié)果s1、s2的數(shù)值及對應(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：

因為最終計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楔形準直孔，5屏蔽輸出器，6γ探測器，8多道能譜分析器，9上位機，10皮帶架，11測量架，12防護罩，13探測器屏蔽體，121防護罩外層，122防護罩內(nèi)層，131探測器屏蔽體外層，132探測器屏蔽體內(nèi)層。

具體實施方式

結(jié)合附圖詳細說明本發(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進行屏蔽防護，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直孔4，當(dāng)準直孔打開時，中子只能在一定的范圍內(nèi)照射，當(dāng)準直孔關(guān)閉后，整體無輻射外泄。在使用時，楔形準直孔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)退激時會釋放出不同能量的特征γ射線。

如圖2所示：防護罩12分為二層，防護罩內(nèi)層122的材質(zhì)為鉛，防護罩外層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)射線個數(shù)的能譜，并從能譜中識別出對應(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。形成能譜并自動尋峰、計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9，上位機9根據(jù)下式計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)，通過對已知鋁硅比的不同鋁土礦進行測量，由測量結(jié)果s1、s2的數(shù)值及對應(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9選用常規(guī)工控機；

防護罩內(nèi)層122的材質(zhì)為鉛，厚度為2毫米；

防護罩外層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委托機械加工廠制作；

使用儀表樣機對二十種已知鋁硅比值的鋁土礦進行測量，通過非線性回歸獲得a、b、c、d、e的數(shù)值分別為：a=4.4632，b=5.2382，c=6.7682，d=10.7425，e=0.0109。