Исследование чувствительности гамма-альбедного метода контроля зольности угля
Оперативный инструментальный контроль зольности угля в процессе его переработки и рационального использования в металлургии и энергетике. Определение зольности за счет колебаний плотности углей с учетом данных о чувствительности гамма-альбедного метода.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 17.06.2018 |
Размер файла | 401,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.ru/
2 |
Труды университета |
Исследование чувствительности гамма-альбедного метода контроля зольности угля
О.С. Веселова, Ю.Н. Пак
Сущность гамма-альбедного метода заключается в том, что поток гамма-излучения направляется под углом 90° на поверхность исследуемого слоя угля. Регистрация рассеянных гамма-квантов проводится в углах, близких 180°.
Для исследования относительной чувствительности метода, характеризующей относительное dN/N приращение измеряемой интенсивности излучения N при единичном dАс изменении зольности угля (1), рассмотрим математическую модель метода для нулевого зонда, расположенного на расстоянии h от поверхности полубесконечной среды рассеивания.
(1)
Для описания гамма-альбедного метода получено аналитическое выражение для нулевого зонда [1]:
(2)
где Ns - плотность потока рассеянного средой гамма-излучения;
Nо - плотность потока первичного гамма-излучения;
К - постоянный множитель, зависящий от геометрических констант;
д - массовый коэффициент рассеяния первичного излучения средой;
мо - массовый коэффициент ослабления первичного излучения средой;
мs - массовый коэффициент ослабления рассеянного излучения средой.
Геометрическая константа равна 1/6 и 1/3 для плоской и цилиндрической границы раздела соответственно.
При энергии фотонов ниже 1 Мэв ослабление первичного и рассеянного излучения определяется в основном фотоэлектрическим поглощением и ком-птоновским рассеянием. Зависимость массового коэффициента ослабления определяется следующими эмпирическим (для фотоэффекта) и точным (для комптон-эффекта) выражениями:
(3)
(4)
где m = 2z/А - коэффициент электронной плотности;
А - массовое число элемента;
rо - классический радиус электрона;
NA - число Авагадро;
Е - энергия фотонов;
Z - атомный номер среды;
Примем, что уголь представляет собой бинарную смесь зерен органической и неорганической массы. Используем приближенную линейную зависимость (5) между эффективным атомным номером угля и его зольностью Ас:
= 11.2* Ас+6 (5)
Тогда зависимость массового коэффициента ослабления от энергии фотонов и зольности угля с учетом того, что для большинства породообразующих элементов коэффициент m близок к 1, примет следующий вид:
(6)
(7)
Подставляя выражения (6) и (7) в формулу (2), получим зависимость плотности потока рассеянных фотонов от зольности угля
(8)
где
Дифференцируя выражение (8) по dАс согласно (1), получим аналитическое выражение для расчета относительной чувствительности метода к зольности угля:
(9)
Из зависимостей (рис. 1 и 2), рассчитанных по формуле (9), видно, что с увеличением энергии первичного гамма-излучения (> 40 Кэв) снижается чувствительность к зольности угля. Подобный характер чувствительности объясняется тем, что с ростом энергии увеличивается вероятность комптоновского рассеяния, которое в свою очередь слабо зависит от энергии излучения. Ниже 40 Кэв гамма-альбедный метод контроля зольности угля обладает достаточно высокой чувствительностью. При этом для углей с большей зольностью градиент чувствительности в низкоэнергетической области выше (рис. 1). В данном случае поведение чувствительности объясняется преимущественным вкладом фотоэффекта [2].
Представим уголь как трехкомпонентную систему, состоящую из углерода, мешающего золообразующего элемента и наполнителя золы. Тогда суммарное содержание тяжелого золообразующего элемента mт и наполнителя mн соответствует содержанию золы:
Ас = mт+ mн. (10)
В результате экспериментальных исследований было получено аналитическое выражение для эффективного атомного номера [3]
=9.86* Ас* mт +6.74* Ас +6. (11)
гамма альбедный зольность уголь металлургия
Тогда зависимость массового коэффициента ослабления от энергии фотонов и содержания тяжелого элемента в среде примет вид (7) и: чувствительности S (12)
Рис. 1. Зависимость относительной от энергии первичного гамма-излучения к зольности Ас
Рис. 2. Зависимость относительной чувствительности от зольности угля к энергии первичного излучения
С учетом выражения (10) зависимость плотности потока рассеянных фотонов от содержания тяжелого элемента в среде примет вид
(13)
Продифференцировав выражение по mт, определим чувствительность метода к содержанию тяжелого элемента в золе:
(14)
Расчеты относительной чувствительности, выполненные по формуле (14), показывают, что снижение чувствительности к содержанию тяжелого элемента происходит с увеличением энергии первичного гамма-излучения (рис. 3). Для углей с большим содержанием тяжелого элемента градиент чувствительности в низкоэнергетической области выше (рис. 4).
В зависимости от энергии первичного гамма-излучения содержание минеральных примесей (изменение эффективного атомного номера угля и его кажущейся плотности) в угле различно.
Рис. 3. Зависимость относительной чувствительности от энергии первичного гамма-излучения к содержанию тяжелого элемента
Рис. 4. Зависимость относительной чувствительности от содержания железа к энергии первичного излучения
Таким образом, гамма-альбедный метод обладает достаточно высокой чувствительностью не только к зольности, но и к содержанию тяжелого золообразующего элемента. Их влияние проявляется по-разному в зависимости от энергии первичного гамма-излучения. Выбор энергии необходимо осуществлять с точки зрения минимума .
Список литературы
1. Клемпнер К.С., Васильев А.Г. Физические методы контроля зольности угля. М.: Недра, 1978.
2. Старчик Л.П., Пак Ю.Н. Ядерно-физические методы контроля качества твердого топлива. М.: Недра, 1985.
3. Пак Д.Ю. К методике оптимизации параметров фильтрации вторичного излучения при контроле качества твёрдого топлива // Тр. II Междунар. науч. конф. «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане». Алматы, 2008. С. 50-53.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определения норм показателей качества угля. Расчёт норм зольности для очистных забоев и для шахты в целом. Выбор мероприятий по обеспечению устойчивости боковых пород. Способы снижения эксплуатационной зольности угля. Формирование цены на уголь.
контрольная работа [187,7 K], добавлен 14.06.2014Рациональная схема переработки углей, методы их исследования. Извлечение сульфидов железа для производства серной кислоты. Определение влажности, зольности, содержания минеральных примесей, выхода летучих веществ, спекаемости, теплоты сгорания углей.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 22.10.2012Химическая переработка угля. Процессы газификации и гидрогенизации угля. Деполимеризация органической массы угля с образованием органических молекул меньшей молекулярной массы. Нагревание углей без доступа воздуха с целью их термической деструкции.
презентация [590,8 K], добавлен 27.03.2016Исторический очерк использования активного угля. Рассмотрение основного сырья, применяемого для получения активных углей. Различные области применения активного угля. Особенности применения аппарата для производства дробленого активированного угля.
курсовая работа [500,8 K], добавлен 14.05.2019Оценка исчерпаемости запасов каменного угля, в т.ч. пригодного для коксования. Основные тенденции развития технологий получения топлива для металлургии, характеристика современной технологии получения кокса. Перспективы обеспечения потребности в нем.
реферат [25,2 K], добавлен 03.12.2015Исследование основных показателей качества угля: влажность, зольность, выход летучих веществ, содержание серы, теплота сгорания, химический состав и температура плавления золы, плотность. Рекомендации по оценке качества и потребительской ценности угля.
контрольная работа [45,1 K], добавлен 26.10.2014Анализ средств автоматизации управления процессом сортового помола зерна в соответствии с технологией производства муки. Методы составления зерновой смеси одновременно по трем показателям качества: стекловидности, выходу сырой клейковины и зольности.
курсовая работа [148,5 K], добавлен 21.10.2014Полукокс - основной продукт процесса низкотемпературного пиролиза. Полукоксование - процесс термической переработки твердого топлива (каменного угля, бурого угля, сланцев) без доступа воздуха. Факторы, влияющие на выход, качество продуктов полукоксования.
реферат [23,9 K], добавлен 03.04.2013Принцип действия барабанной мельницы и гидроциклона (аппарата для разделения в водной среде зёрен минералов). Колесный сепоратор с вертикальным элекаторным колесом. Расчет обогатимости угля, выхода концетрата, промпродукта и отходов при данной плотности.
контрольная работа [849,5 K], добавлен 21.11.2010Обработка результатов ситового и фракционного анализа углей шахт. Выбор машинных классов и шкалы грохочения. Фракционный состав шихты. Результаты дробной флотации угля. Фракционный состав машинных классов. Теоретический баланс продуктов обогащения.
контрольная работа [75,4 K], добавлен 13.05.2011