Способ рентгенорадиометрического опробования на ленте транспортера

 

Изобретение относится к ядерно-физическим методам анализа вещества. Цель изобретения - повышение информативности и точности. Способ включает облучение опробуемой руды излучением двух источников разной энергии в двух пространственно разобщенных участках руды, регистрацию вторичного излучения руды двумя детекторами (каждый на своем участке), получение массива данных при проведении измерений проб известного технологического сорта и состава при разных расстояниях между пробой и детекторами и определение технологического сорта руды с помощью теории распознавания образов и состава с помощью уравнений множественной регрессии. Изменение плотностей потоков характеристического рентгеновского и рассеянного излучения опробуемой руды, энергия квантов которого превышает значения энергии K-края поглощения материала детектора, осуществляют по пикам их вылета. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВБтСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЯСНИХ

Н=аЪБЛИН

А1 (Si)S С 01 И 23/223

Во!.

gA с,!;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изоБРетениям и ОТКРЫЛ иям пРи Гннт сссР

1 (21) 4362029/23-25 (22) 14.01 ° 88 (46) 15.06.90. Бюл. Ф 22 (71) Научно-производственное объединение "Союзцветметавтоматика" (72) И,А.Крампит, Е.И.Крапивский, В.А.Лебедев, В.И.Мильчаков, О.Л.Ницлавский, E..С,Финкель и И.С.Царьков (53) 543.426 (088.8} (56) Пшеничный Г.А. и др. Ядерно-физические методы оценки качества руд при эксплуатации месторождений цветных металлов. М.: Недра, !975,с. 28-29. . Крампит И.А. и др. Автоматизированная рентгенорадиометрическая установка с микроЭВМ "Электроника-60" для опробования и сортировки руд цветных металлов. — Электронные методы обогащения руд. Тезисы доклада всесоюзного семинара. - M.: ЦНИИ Атоминформ 1985, с. 37-38. (54) СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРОБОВАНИЯ РУД НА ЛЕНТЕ ТРАНС-

ПОРТЕРА.

Изобретение относится к ядерно-физическим методам анализа вещества.

Цель изобретения — повышение информативности и точности.

На чертеже приведены геометричес.кие условия измерений.

Анализируемую руду облучают излучением двух источников 1 и 2 различной энергии на двух участках S и S<.

Источники заключены в контейнеры 3 и 4. Вторичное излучение руды регистрируют детекторами рентгеновского излучения 5 и 6. Для предотвращения

„„Я0„„1571487 (57} Изобретение относится к ядернофизическим методам анализа вещества.

Цель изобретения — повышение информативности и точности. Способ включает облучение опробуемой руды излучением двух источников разной "-нергии в двух пространственно разобщенных ( участках руды, регистрацию вторичного излучения руды двумя детекторами (каждый на своем участке), получение массива данных при проведении измерений проб известного технологического сорта и состава при разных расстояниях между пробой и детекторами и определение технологического сорта ру= ды с помощью теории распознавания образов и состава с помошью уравне-,. ний множественной регрессии. Изменение плотностей потоков характеристического рентгеновского и рассеянного излучения опробуемой руды, энергия квантов которого превьш ает значения энергии К-края поглощения материала детектора, осуществляют по пикам их вылета, з.п.ф-лы, 1 ил. распространения излучения одного участка в направлении другого между участками установлен защитный экран

7.

В ходе опробования вторичное излу-: чение возбуждают в двух пространственно разобщенных участках руды на ленте транспортера так, что руда первого участка испускает характеристическое рентгеновское излучение К-серии элементов с атомными номерами приблизительно от 20 до 42 и характеристическое рентгеновское излуче1 с 71487 н ие L-серии элементов с Z ) 70, а уда второго участка — характеристическое рентгеновское изпучение К-сеии элементов с Z ) 50. При этом от|

Дельным детектором регистрируют вто.— ричное излучение только одного из участков руды, Проводят регистрацию характеристического рентгеновского излучения элементов, а также рассеян- 1О ого первичного излучения источников. ля проведения калибровочных измере ий готовят для каждого технологического сорта руды несколько проб изнест огo состава. Производят измерения плотностей потоков вторичного излучечя на последовательности различных высот расположения детекторов излучения над поверхностью проб известного технологического сорта и с известыми содержаниями полезных компонен" .ов, причем диапазон этих высот выби рают таким, что он соответствует реальному диапазону высот детекторов при их расположении над движущейся ( лентой транспортера.

Массив данных, полученных в результате измерений на пробах, принадлежность которых к определенному технологическому сорту известна, используфт в качестве обучающей выборки для йостроения решающего правила, служащего в дальнейшем (при проведении оп1 обования) для отнесения текущей пор ни руды к тому или иному технологическому сорту по результатам измерений. Решающее правило строят с помощью теории распознавания образов. ешающее правило представляет собой некоторую функцию измеряемых в раз( личных спектральных интервалах плот- 4О ностей потоков вторичного излучения.

В процессе опробования по полученному ранее решающему правилу определяют гехнологический сорт руды, находящейся в течение заданного времени изме- 45 рения на ленте транспортера, а затем судят о содержании .полезных компонентов в руде, пользуясь уравнением регрессии, связывающим для каждого технологического сорта руды измеренные 5О плотности потоков вторичного излучейия с содержаниями. В том случае когда энергия характеристического рентгеновского и рассеянного излучения превосходит значение энергии К-края 55 поглощения материала детектора, реГистрацию плотностей потоков этого излучения ведут по соответствующим пикам вылета. Если опробонание производят с целью управле»ия качеством руд, например посредствоМ их сортировки на различные технологические сорта, то (после определения по решающему правилу принадлежности данной порции руды к тому или иному технологическому сорту) формируют цифровой сигнал, позволяющий индентифициронать тот или иной технологический сорт руды °

Для расчета регрессионных уравнений берут фрагменты массива экспериментальных данных (использованного ранее для построения решающего правила) относящиеся к измерениям, полученным только на пробах определенного технологического типа. Высота датчика при проведении опробования является неконтролируемым параметром.

Для уменьшения влияния высоты приме-. няются относительные измерения, т.е. производится нормировка измеренных плотностей потоков характеристического рентгеновского излучения на плотность потоков рассеянного излучения или на плотность потока характеристического излучения других элементов.

Это общепринятый прием при рентгенорадиометрическом опробовании. Кроме того, решающее правило учитывает некоторую "размытость" кластеров измеряемых параметров н многомерном пространстве, обусловленную изменениями высоты, и строит такие разделяющие гиперповерхности, по разным сторонам которых оказываются в основном точки, принадлежащие одному сорту.

Практическая проверка предлагаемо-. го способа осуществлена на горно-обогатительном комбинате, добывающем барито-полиметаллические руды. Опробованию подвергнуты сульфидные свинцово-цинковые, сульфидные и смешанные барито-свинцово-цинковые и монобаритовые руды. Кроме того, по результатам опробования выделена пустая порода. Используемая при зтом программно-управляемая рентгенорадиометрическая аппаратура включает н себя следующие функциональные части: рентгенорадиометрический датчик, устройство преобразования и отбора, устройство регистрации, микроЭВМ другие вспомогательные блоки.

Условия проведения измерений при осуществлении способа пр .вставлены на чертеже. Рентгеновск1м излучением

157 . 487 радионуклидного источника 1 на основе нуклида. (Cd заключенного в защитный свинцовый контейнер 3, возбуждают характристическое рентгеновское излучение полезных компонентов руды на участке S . Пропорциональным 1 счетчиком 5 " ксеноновым наполнением регистрируют характеристическое излучение "e-Ry (6,39-7,06 кэВ), Zn-К„ (8,61-9,57 кэВ) РЪ-Lg> (10,515,2 кэВ) и рассеянное излучение источника, возникающее на участке S, (18, 0-22,4 кэВ) . Гамма-излучением источника 2 йа основе нуклида - Am» Уф ( находящегося в контейнере 4 возбуждают характеристическое излучение ВаК » на участке S < руды и регистрируют его (по пикам вылета) и рассеянное излучение источника (48,059,0 кэВ) с помощью пропорционального счетчика 6 с криптоновым наголнением. Свинцовый экран 7 служит для предотвращения проникновения вторичного излучения, возникающегс на участке S в чувствительный объем детектора 6 на участке S q и наоборот.

Условия регистрации характеристического рентгеновского излучения ос30 новных компонентов руды (бария, свинца и цинка) при раздельном возбуждении различными источниками в пространственно разобщенньгх участках более благоприятны. Пики характеристического излучения Zn-K и РЪ-Ь 35

/3 при возбуждении излучения источником Cd и регистрации пропорциональным счетчиком с ксеноновым наполнением четко фиксируются над фоном. В значительной степени улучшаются контрастность регистрации линии Ва-К„! при использовании пропорционального счетчика с криптоновым наполнением особенно, если производить амплитудный отбор импульсов в области пика вылета линии Ва-К,, I

Для построения решающего правила, позволяющего сопоставить измеренному набору аналитических параметров тот Я) или иной технологический сорт руды, находящийся в течение заданного времени измерения на ленте транспортера, производят. измерения количеств импульсов в каналах, соответствующих

-пикам характеристического излучения

Fe-К в, Zn-К,,(,Pb-Lg> пику рассеянного излучения радионуклидного источника toe Cd* пику вылета характеIFC

А,= тв

Iz(» I РЬ

А = — — А тз, Is, I Pb». A I z(»+I Pb

»z з где

I < ((+ (» ь

А=- — -- — —, I P.

А =

7 в4 тле» Iz» IP1» Ig4» IS» ?3 — количество импульсов в кайалах характеристического рентгеновского излучения железа (К-серия), цинка (К-серия), свинца (L-серия), бария (пик вылета линии ВаК ), рассеянного. излучения источника Cd 1 В и рассеянного излуче" ристического излучения Ва-К и рассеянного излучения источника - Am, z4(Время измерения при этом со ставляе т

40 с. Массив данных для построения решающего правила, так называемая обучающая выборка, представляет собой прямоугольную матрицу, содержащую 135 строк и 6 столбцов. Строки соответствуют номеру бчередного изме-. рения, столбцы содержат измеренные значения однотипных аналитических параметров. Количество строк, соответствующих измерениям на пробах заданного технологического сорта, не менее

15. Диапазон высот расположения датчика над поверхностью проб составляет

50-400 мм (50, 200, 250 300 и 400мм)

Алфавит классов (технологических сортов) вклочает в себя следующие наименования." сульфидные свинцово-цинковые, смешанные барито-свинцово-цинковые, сульфидные барито-свинцово-цинковые и монобаритовые руды, а также пустую породу (всего 5 типов). Решающее правило строится методом минимизации эмпирического риска.

Для последовательности отделения: безбаритовых объектов от баритосодержащих, сульфндной свинцово-цинковой руды от пустой породы, баритосодержащей свинцово-цинковой руды от монобаритовой, сульфидной от смешанной барито-свинцово-цинковой руды, получено следующее решающее правило:

1,5/2,3,4 — 0,960 = 0,003 А„ +0,071

А +0,004 Аэ-0,404 А, 1/5 1,982=0,491 A,+2,812 А +0,496

Аз+0,568 А

2,3/4 5,501=2,685 А +6,378 А +

+ 2,791 А3 О 409 A +9 169 А +2»101

2/3 -0,404 = -0,166 А -1,991 А -0,052 Аь+0»418 А +4»629 А -2,043

А -3,408 А »

1571487 ния источника А соответственно строка 1,5/2,3,4 — 0,960 = О,ООЗА +

+ 0,071A +0,004A -0,404А означает, что с помощью расчета по алгебраическому выражению, стоящему в правой части строки, в результате последующего сравнения с константой (-0 960) производится отделение классов 1 и 5 (безбаритовые объекты) от классов 2,3,4 (баритосодержащие руды); интерпрета-, ция других строк производится аналогично.

Определение технологического сорта ,руды с использованием решающего нра вила происходит следующим образом: — в первое выражение подставляются измеренные значения параметров

А А9 — вычисляется значение правой части этого выражения (ЗПЧ);

20 — если ЗПЧ ) — 0,960, то-руда принадлежит к сортам под номером 2, 3, 4; — далее в третье выражение подставляются измеренные значения параметров А„А, Аэ, А, А, А» — вычисляется ЗПЧ этого выражения, — если ЗПЧ > 5,501, то руда принадлежит сорту под номером 4, в этом случае вычисления заканчиваются; если ЗПЧ (5,501, то руда принадлежит к сортам под номером 2, 3; — далее в четвертое выражение подставляются параметры А, А, А, А

А, А, А, 35 — если ЗПЧ ) -0,404, то руда принадлежит к сорту 3;

- если ЗПЧ (— 0,404, то руда принадлежит к сорту 2; — если после шага (2) оказалось, 40 что ЗПЧ (-0,960, то руда принадлежит к сортам 1, -5; — далее во второе выражение подставляются параметры А „, А, А, А, — если ЗПЧ > 1,982, то руда принад-<5 лежит к сорту 5;

- если ЗПЧ (1,Я82, то руда принадлежит к сорту 1.

Для расчета содержания элементов используют регрессионные уравнения 50 вида

1 к IC где С вЂ” оценка содержания i-го

1 элемента по соответствующе. 55 му регрессионному уравнению; а,а,а „,а д — выборочные коэффициенты регрессйи, полученные в резульп1 1ю и в ц тате проведения градуировочного эксперимента на пробах известного технологического сорта и с известными содержаниями полезных компонентов;

А,А — аналитические параметры для различных элементов опробуемой руды °

Использование регрессионных уравнений, различных для каждого технологического сорта, позволяет более эффективно учитывать матричный и минералогический эффекты, влияющие на результаты рентгенорадиометрического опробования, что выражается в уменьшении остаточной дисперсии, характеризующей степень точности при расчете содержаний полезных компонентов по данному регрессионному уравнению.

Величина при этом уменьшается в

1,5-2 раза.

Ф о р м у л а изобретения

1. Способ рентгенорадиометрического опробования руд на ленте транспортера, включающий облучение участка руды первичным излучением, регистрацию потоков вторичного излучения этого участка и определение концентраций определяемых элементов по результатам измерений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения информативности, дополнительно проводят облучение второго участка руды первичным излучением другой энергии, регистрируют потоки вторичного излучения этого участка дополнительным детектором, в качестве калибровочных проб используют руды известного технологического сорта с известным .составом, при проведении калибровочных измерений потоки вторичного излучения руды измеряют при нескольких различных расстояниях между рудой и детекторами, причем диапазон изменения этого расстояния соответствует реальному диапазону изменения расстояния между рудой и детекторами при движущемся контейнере, и определяют технологический сорт анализируемой руды с применением теории распознавания образов, используя результаты калибровочных измерений в качестве обучающей выборки.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что с целью повьппения точности, измерение потоков вторичного излучения руды, энергия гамма-квантов которых превышает значения энергии К-края поглощения материала детектора, осуществляют по пикам вылета, 15/1487

Составитель В.Простакова

Корректор С.Шевкун

Редактор М.Недолуженко Техред М.Дидык

Заказ 1508 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-излательский комбинат "Патент", r. Ултород, ул. Гагарина, 101