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

背景技術：

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

而目前確定燒結料的堿度值，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，然后通過計算氧化鈣含量與二氧化硅含量的比值來得到燒結料的堿度值。

而通過人工取樣到化驗室經(jīng)過化學方法分析及計算得到燒結料的堿度值，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檢的作用，起不到指導工藝調整的作用。

目前還沒有能夠直接對皮帶上燒結料進行在線分析堿度值的儀表。

技術實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明所采取的具體技術方案是：

屏蔽輸出器5通過測量架11被安裝于實際應用現(xiàn)場的上皮帶2和下皮帶1之間，探測器屏蔽體13通過測量架11被安裝于實際應用現(xiàn)場的上皮帶2和燒結料的上方。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的材質為鉛，防護罩外層121的材質為聚乙烯。

探測器屏蔽體13分為二層，探測器屏蔽體內(nèi)層132的材質為鎘，探測器屏蔽體外層131的材質為聚乙烯。

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。屏蔽輸出器5開有能夠封閉的楔形準直孔4，當準直孔打開時，中子射線只能在一定的范圍內(nèi)照射，當準直孔關閉后，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以及其上的燒結料，中子與燒結料中的原子核發(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射線能量、縱軸對應射線個數(shù)的能譜，并從能譜中識別出對應鈣元素特征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9，上位機9根據(jù)下式計算出燒結料的堿度值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料進行測量，由測量結果s1、s2的數(shù)值及對應的堿度值采用常規(guī)的非線性回歸處理獲得。

有益效果：

因為最終計算得到的堿度值是氧化鈣含量與二氧化硅含量的比值關系，所以不受皮帶上燒結料的總量的影響。

儀表的整體屏蔽防護采用二層結構，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構，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。通過探測器屏蔽體的二層結構，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)明所述儀表的結構示意圖

圖2為防護罩的結構剖面圖

圖3為探測器屏蔽體的結構剖面圖

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

結合附圖詳細說明本發(fā)明的儀表結構和使用方法。

如圖1所示：

屏蔽輸出器5通過測量架11被安裝于實際應用現(xiàn)場的上皮帶2和下皮帶1之間，探測器屏蔽體13通過測量架11被安裝于實際應用現(xiàn)場的上皮帶2和燒結料的上方。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。屏蔽輸出器5開有能夠封閉的楔形準直孔4，當準直孔打開時，中子射線只能在一定的范圍內(nèi)照射，當準直孔關閉后，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以及其上的燒結料，中子與燒結料中的原子核發(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的材質為鉛，防護罩外層121的材質為聚乙烯。

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的材質為鎘，探測器屏蔽體外層131的材質為聚乙烯。

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射線能量、縱軸對應射線個數(shù)的能譜，并從能譜中識別出對應鈣元素特征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。形成能譜并自動尋峰、計算峰面積為多道能譜分析器8的自有功能，其技術為行業(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)下式計算出燒結料的堿度值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料進行測量，由測量結果s1、s2的數(shù)值及對應的堿度值采用常規(guī)的非線性回歸處理獲得。

應用實例：

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的材質為鉛，厚度為2毫米；

防護罩外層121的材質為聚乙烯，厚度為10厘米；

探測器屏蔽體內(nèi)層132的材質為鎘，厚度為0.5毫米；

探測器屏蔽體外層131的材質為聚乙烯，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堿度值的燒結料進行測量，通過非線性回歸獲得a、b、c、d、e的數(shù)值分別為：a=3.5748，b=2.7624，c=5.9148，d=9.2036，e=0.0026。