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 13.05.2011Область применения магнитопорошкового контроля. Нанесение дефектоскопического материала. Контроль дефектности изделия. Выбор необходимого уровня чувствительности и дефектоскопического материала. Особенности разбраковки и оформления результатов контроля.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 09.01.2013Методы и средства неразрушающего теплофизического контроля полимерных покрытий на металлических основаниях. Свойства материалов, применяемых для изготовления полимерно-металлических изделий. Имитационное исследование метода неразрушающего контроля.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 25.06.2017Общая характеристика угля, условий его образования; идентификация и классификация. Описание основных потребительских свойств данного ископаемого топлива. Методы отбора проб, экспертиза каменного угля. Упаковка, маркировка, транспортирование топлива.
контрольная работа [384,3 K], добавлен 14.09.2015Вывод уравнений для прочностных ограничений; изгиба круглой симметрично нагруженной пластины переменной толщины. Определение градиентов целевой функции. Алгоритм расчетов оптимальных дисков методом чувствительности при различных граничных условиях.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 21.06.2014Сырье и углеродистые восстановители, применяемые при производстве кремния. Перерасчет компонентов на золу каменного угля, нефтяного кокса, древесного угля, древесной щепы. Химический состав кремниевого расплава, полученного в результате моделирования.
курсовая работа [175,4 K], добавлен 07.06.2014Технологический процесс обогащения полезного ископаемого (угля) в тяжелосредных трехпродуктовых гидроциклонах ГТ-710. Анализ исходного сырья. Выбор схемы его обработки. Выбор основного и вспомогательного оборудования. Расчёт потребности в аппаратах.
курсовая работа [200,6 K], добавлен 14.02.2015Описание технологического процесса гамма-активационного анализа. Изучение требований к проектируемой системе. Расчёт сметы затрат на проектирование, на оплату труда сотрудников, на социальный налог, на материалы. Оценивания и выражения неопределенности.
дипломная работа [179,3 K], добавлен 09.03.2010Определение мощности электродвигателя для механизма подъема велосипедного крана. Расчет частоты вращения барабана, разрывного усилия. Диаметр барабана по средней линии навитого каната. Определение ширины пластинчатого конвейера для перемещения угля.
контрольная работа [119,5 K], добавлен 27.05.2014Принципиальная схема и принцип действия устройства вагоноопрокидывателя. Технический регламент безопасного выполнения работ по выгрузке угля на вагоноопрокидывателе. Общие правила и обеспечение электробезопасности при выполнении работ. Охрана труда.
курсовая работа [136,3 K], добавлен 11.09.2010Изучение метода гидростатического взвешивания с целью определения средней плотности тела. Обзор аппаратной части возможности реализации метода. Определение перспектив и решение информационных задач, связанных с гидростатическим методом взвешивания тел.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 18.11.2017
