[发明专利]一种检测烧结料中水分含量及元素含量的方法

说明书

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²⁵²Cf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。

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³He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：