阅读说明：本技术 一种检测烧结料中水分含量及元素含量的方法 (Method for detecting moisture content and element content in sintering material ) 是由 龚亚林 赵龙 宋青锋 龚俊华 王力东 张伟 陶俊涛 张永君 吕怀振 赵春阳 丛浩 于 2019-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种检测烧结料中水分含量及元素含量的方法。水分含量是烧结料生产工艺中的重要指标,烧结料中的主要成分是铁元素,约占烧结混合料总质量的50%以上,而铁元素对热中子具有较高的吸收截面,所以烧结料中的铁元素含量波动会对中子测量水分含量技术产生干扰,而烧结混合料中的水分含量波动则会对PGNAA技术检测烧结料中的铁元素检测结果产生干扰。PGNAA技术自身采用中子产额较大的~(252)Cf自发裂变中子源做为中子发射源,将PGNAA技术与中子测水技术有效地结合在一起,通过PGNAA技术检测到的铁元素含量修正水分含量检测结果,同时应用修正后的水分测量结果修正烧结料中各元素的检测结果,实现提升PGNAA检测精度的目的。(The invention discloses a method for detecting the moisture content and element content in a sintering material. The moisture content is an important index in the production process of the sintering material, the main component in the sintering material is iron element which accounts for more than 50% of the total mass of the sintering mixture, and the iron element has a high absorption cross section for thermal neutrons, so that the fluctuation of the iron element content in the sintering material can interfere with the neutron moisture content measurement technology, and the fluctuation of the moisture content in the sintering mixture can interfere with the detection result of the iron element in the sintering material detected by the PGNAA technology. The PGNAA technique itself uses a neutron of greater yield 252 The Cf spontaneous fission neutron source is used as a neutron emission source, a PGNAA technology and a neutron water measurement technology are effectively combined together, the moisture content detection result is corrected through the content of the iron element detected by the PGNAA technology, meanwhile, the corrected moisture measurement result is applied to correct the detection result of each element in the sintering material, and the purpose of improving the PGNAA detection precision is achieved.)

一种检测烧结料中水分含量及元素含量的方法

技术领域

本发明涉及一种中子活化检测方法，具体是一种可以检测烧结料水分含量及元素含量的中子活化检测方法。

背景技术

瞬发伽玛中子活化分析技术（PGNAA）是一种快速、无接触多元素分析技术，在建材、煤炭、热电、冶金、矿山等行业得到了大量的应用。瞬发伽玛中子活化分析技术的原理是被测物料与热中子发生俘获反应，产生特征γ射线，特征γ射线穿过被测物料到达γ射线探测器形成核脉冲信号，核脉冲信号经过多道处理器转变成数字信号，最终形成特征γ射线能谱。对γ射线能谱进行解谱运算得到各个元素的相对含量。烧结料中的水分含量指标是烧结生产过程中的重要指标，中子测水技术已经是非常成熟的在线水分检测技术。烧结料中的主要成分是铁元素，约占烧结混合料总质量的50%以上，而铁元素对热中子具有较高的吸收截面，所以烧结料中的铁元素含量波动会对中子测量水分含量技术产生干扰，而烧结混合料中的水分含量波动则会对PGNAA技术检测烧结料中的铁元素检测结果产生干扰。PGNAA技术自身采用中子产额较大的²⁵²Cf自发裂变中子源做为中子发射源，所以可以将PGNAA技术与中子测水技术有效地结合在一起，通过PGNAA技术检测到的铁元素含量修正水分含量检测结果，同时应用修正后的水分测量结果修正铁元素的检测结果，实现提升PGNAA检测精度的目的。

发明内容

应用瞬发伽玛中子活化设备可以准确的分析烧结料中的Tfe、CaO、SiO2、MgO等成分含量，应用中子测水技术可以检测烧结料中的水分含量。PGNAA技术自身采用中子产额较大的²⁵²Cf自发裂变中子源做为中子发射源，所以可以将PGNAA技术与中子测水技术有效地结合在一起，通过PGNAA技术检测到的铁元素含量修正水分含量检测结果，同时应用修正后的水分测量结果修正铁元素的检测结果，实现提升PGNAA检测精度的目的。

如图1所示，本发明在瞬发中子活化检测设备前增加了一套皮带秤，可以实时检测烧结料输运皮带上的皮带载荷load。如图2所示，本发明在中子活化检测设备上增加了两套He3中子管，用于检测系统的中子通量N，皮带载荷为0时的中子通量记为N₀。PGNAA系统计算得到的铁元素含量记为Fe，硅元素含量记为Si，钙元素含量记为Ca，镁元素含量记为Mg。由于水分子与铁原子对中子都具有较大的吸收截面，而硅元素与钙元素、镁元素的中子吸收截面则相对较小（相对含量也较小），烧结料中影响中子通量的是水分和铁元素含量，则水分含量M_I可以用如下公式表达：

式中参数k、a、b均为常数，可通过标定实验拟合得到。

计算出水分含量M_I后，对烧结料中各元素含量进行修正计算，设标准水分含量为，最终铁元素含量计算公式如下：

式中参数为常数，可通过标定实验拟合得到。

最终钙元素含量计算公式如下：

式中参数为常数，可通过标定实验拟合得到。

最终硅元素含量计算公式如下：

式中参数为常数，可通过标定实验拟合得到。

最终镁元素含量计算公式如下：

式中参数为常数，可通过标定实验拟合得到。

有益效果：

实现应用PGNAA装置同时检测水分含量和元素含量，并且通过水分含量修正元素含量，祛除水分波动对元素含量检测的误差。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为瞬发中子活化检测设备结构图；

图3为本发明的检测原理示意图。

1皮带秤，2瞬发中子活化检测设备，3输运皮带，4 He3中子管，5瞬发中子活化检测设备探测器，6中子吸收板，7中子慢化材料，8中子源，9皮带托板，10被测物料，11信号处理系统，12智能上位机。

具体实施方式

如图1所示，在PGNAA设备前安装皮带秤，实时检测输运皮带载荷，记为变量load。

如图2所示，在PGNAA设备加装He3中子管，实时检测系统中子通量，记为变量N，输运皮带空载时中子通量记为变量N₀。

检测点的标准水分记为变量，PGNAA检测到的钙元素、硅元素、铁元素、镁元素含量记为变量Ca、Si、Fe、Mg。

检测点水分含量M_I按如下公式计算：

式中参数k、a、b均为常数，通过标定实验拟合得到。

计算出水分含量M_I后，对各元素含量进行修正计算，最终铁元素含量计算公式如下：

式中参数为常数，通过标定实验拟合得到。

最终钙元素含量计算公式如下：

式中参数为常数，通过标定实验拟合得到。

最终硅元素含量计算公式如下：

式中参数为常数，通过标定实验拟合得到。

最终镁元素含量计算公式如下：

式中参数为常数，通过标定实验拟合得到。