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        應(yīng)用中子活化技術(shù)檢測燒結(jié)礦成分試驗*

        2018-08-01 06:14:52
        現(xiàn)代礦業(yè) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:堿度化驗中子

        趙 龍

        (1.丹東東方測控技術(shù)股份有限公司;2.吉林大學(xué)物理學(xué)院)

        瞬發(fā)伽瑪中子活化分析技術(shù)(PGNAA)是一種快速、無接觸、無損的多元素在線分析技術(shù),已經(jīng)在煤炭、水泥、氧化鋁、銅礦、環(huán)保等行業(yè)得到應(yīng)用[1-10]。

        燒結(jié)成品礦(簡稱燒結(jié)礦)作為煉鐵的主要原料,其質(zhì)量的提升尤其是堿度波動性的下降有利于改善煉鐵廠的產(chǎn)能和效益。據(jù)統(tǒng)計,高爐原料堿度波動值由0.1降至0.075時,高爐增產(chǎn)1.5%,焦比降低0.8%[11-12]。目前燒結(jié)礦堿度檢測大多采用人工或自動取樣器取樣、人工制樣后送熒光分析儀化驗的方式。采用自動取樣器取樣時,采樣頻率一般為1次/h,如采用人工取樣,取樣頻率會更小。當(dāng)燒結(jié)機工作狀態(tài)變化時,不同粒度的成品礦堿度差異較大。將中子活化分析儀應(yīng)用在燒結(jié)礦檢測工藝點,實時在線全斷面檢測燒結(jié)礦成分,不僅可以解決人工取樣的取樣誤差問題,還可以解決取樣器取樣頻率低、代表性不強的弊端,為煉鐵廠提供及時、準(zhǔn)確的燒結(jié)礦成分信息,為穩(wěn)定燒結(jié)機工作狀態(tài)、改善燒結(jié)礦指標(biāo)提供基本信息。

        1 常規(guī)取樣分析方法弊端

        國內(nèi)某燒結(jié)廠成品礦與冷返礦堿度分別為2.10,7.57,成分相差較大,鐵、氧化鈣、二氧化硅指標(biāo)見表1。

        表1 燒結(jié)礦與冷返礦組成分析 %

        成品礦可代表粗粒燒結(jié)礦樣品,冷返礦可代表細粒度燒結(jié)礦樣品。人工取樣難以做到全斷面取樣,容易忽略部分細粒樣品成分貢獻,從而產(chǎn)生人工取樣誤差。自動取樣器全斷面取樣取樣量較大,無法做到高頻率取樣。當(dāng)原料成分波動較大時,也無法代表燒結(jié)礦實際成分的波動情況。

        2 在線全斷面取樣檢測試驗

        2.1 靜態(tài)刻度校準(zhǔn)試驗

        旁線式PGNAA分析儀放射源采用Cf-252自發(fā)中子裂變源,探測器采用大體積閃爍體探測器,通過靜態(tài)刻度校準(zhǔn)試驗分析各個成分含量的變化斜率。試驗采用自制試驗樣品,試驗樣品堿度為0.5~7.0,主要成分分析結(jié)果見表2,TFe、CaO、SiO2、堿度標(biāo)定對照曲線見圖1~圖4。

        表2 試驗樣品主要成分分析結(jié)果 %

        從圖1~圖4可以看到,在較大范圍內(nèi),中子活化分析儀對TFe、CaO、SiO2、堿度均具有極高的檢測精度。

        2.2 檢測對照試驗

        圖1 TFe含量標(biāo)定對照曲線

        圖2 CaO含量標(biāo)定對照曲線

        圖3 SiO2含量標(biāo)定對照曲線

        圖4 堿度標(biāo)定對照曲線

        為驗證中子活化分析儀對燒結(jié)礦主要成分的實際檢測效果,采用國內(nèi)某鋼廠6個燒結(jié)車間燒結(jié)礦樣品進行檢測對照試驗。燒結(jié)礦樣品主要成分分析結(jié)果見表3,可以作為精準(zhǔn)值評價不同檢測方法的精度。

        表3 燒結(jié)礦樣品主要成分分析結(jié)果 %

        為模擬取樣、制樣誤差,在實驗室內(nèi)將每種樣品混合均勻,隨機取樣并送交國內(nèi)兩家不同單位進行獨立化驗。丹東質(zhì)量監(jiān)督檢驗所化驗結(jié)果見表4,國家鋼鐵材料測試中心化驗結(jié)果見表5,中子活化旁線分析儀檢測結(jié)果見表6。為消除各化驗室化驗結(jié)果的固定偏差,分別將丹東質(zhì)量監(jiān)督檢驗所化驗結(jié)果、國家鋼鐵材料測試中心化驗結(jié)果、中子活化旁線分析儀檢測結(jié)果與樣品成分精準(zhǔn)值進行線性擬合,結(jié)果見表7。

        表4 丹東質(zhì)量監(jiān)督檢驗所化驗結(jié)果 %

        表5 國家鋼鐵材料測試中心化驗結(jié)果%

        表6 中子活化分析儀分析結(jié)果%

        表7 化驗結(jié)果與樣品精準(zhǔn)值擬合線性擬合度

        從表7可以看出,中子活化分析儀分析結(jié)果線性擬合度遠遠高于其他兩家機構(gòu)化驗結(jié)果,丹東質(zhì)量監(jiān)督檢驗所和國家鋼鐵材料測試中心作為第三方檢測機構(gòu),化驗結(jié)果檢測精度很高,因此誤差主要產(chǎn)生于取樣環(huán)節(jié)。旁線中子活化分析儀對燒結(jié)礦進行實時采樣、成分分析能避免人工取樣、制樣的誤差,從而有效保證檢測精度。

        3 結(jié) 論

        通過試驗可以看到中子活化技術(shù)檢測燒結(jié)成品礦中的全鐵、堿度指標(biāo)具有非常理想的精度,TFe、SiO2、CaO線性擬合度均高達0.97,因此中子活化技術(shù)可應(yīng)用在燒結(jié)礦成分在線檢測領(lǐng)域。

        試驗僅采用中子活化技術(shù)檢測燒結(jié)礦中的TFe、CaO、SiO2和堿度指標(biāo),而FeO也是衡量燒結(jié)礦成分的一個重要指標(biāo)。下一步將進行FeO在線檢測試驗,從而為燒結(jié)礦一站式的化學(xué)成分在線檢測儀表提供數(shù)據(jù)支持。

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