Введение к работе
Актуальность работы. Актуальность применения радиоизотопных кон-ейерных весов на горно-обогатительных комбинатах, тепловых станциях и еталлургических заводах обусловлена отсутствием в ряде случаев возможно-ги установки традиционных электромеханических весов, бесконгакным прин-ипом действия радиоизотопных весов, надёжностью и легкостью монтажа в ействующий конвейер, компактностью оборудования ( ~ 0,3 м по длине кон-ейера ); перспективой совместного применения с ядернофкзическими, магни-ометрическими датчиками качества в ситемах рудоподготовки минерального ырья.
Настоящая работа посвящена разработке новых способов и средств ра-иоизотопного контроля массы сыпучего материала на конвейерной ленте, по-воляющих снизить радиационную опасность, повысить точность измерений, роводимых с использованием узкого или частично коллимированного пучка амма-квантов.
В работе приведены примеры применения геофизического оборудования ля контроля на конвейерной ленте массы рудного материала и экпресс-нализа проб на горнодобывающих и металлургических предприятиях России Казахстана.
Тема диссертации связана с планом внедренческих НИР Института гор-ого дела УрО РАН (бывший ИГД МЧМ СССР) и Уральской государственной эрно-геологической академии.
Объект исследования - дробленый, рудный материал на конвейере.
Предмет исследований - закономерности взаимодействия /-излучения с робленым рудным материалом при дистанционном контроле массы на кон-ейере.
Цель исследований - исследование закономерностей взаимодействия у-злучения с дробленым рудным материалом при у-абсорбционных и у-пьбедных измерениях для оптимизации дистанционного контроля массы кон-ейерных грузопотоков на горнодобывающих предприятиях.
Основная идея работы заключается в использовании зависимости между огонной нагрузкой на конвейере и скоростью счёта импульсов детектора, ропорционалыюй функции пропускания и функции отражения пучка у-вантов.
Методы исследований: моделирование; исследования с применением магматического, дисперсионного и корреляционного анализа; проведение лабо-аторных экспериментов, опытно-промышленных испытаний и натурных на-людений.
Научная новизна.
-
Доказана применимость у-абсорбционных (ГАМ) и у-альбедных (Г измерений с источником Cs-137 по профилю вдоль конвейерного потока непрерывного дистанционного контроля массы мелкодробленого материал примере хромитового концентрата Донского ГОКа и ильменитового кон трата Ключевского завода ферросплавов (КЗФ).
-
Показано, что при изменении угла откоса погрешность контроля м; дроблёного материала по измерениям его толщины на ленте конвейера л выми методами растёт при увеличении величины отклонения луча измер< от оптимального направления, проходящего через центр конвейерного ста геометрическое место точек пересечения поверхностей конвейерных ПОТІ равной производительности, но с разными углами откоса.
-
На основе принятой при расчётах производительности конвейєрі транспорта треугольной модели поперечного сечения сыпучего материал плоской ленте транспортёра определены количественные соотношения, ев вающие между собой основные параметры ГАМ контроля массы на конвей погрешность контроля массы, неравномерность погонной нагрузки, инте измерений, изменение угла откоса, активность и энергию источника излуче
4. Интенсивность обратно рассеянного излучения источника Cs-137, р; положенного над конвейером на постоянном уровне, растёт при увеличенш толщины транспортируемого хромитового сырья и не зависит от изменение массовой доли оксида хрома от 48 % до 58 %, что позволяет применить ком нирование у-альбедных измерений уровня и у-абсорбционных измерений м; совой толщины для дистанционного контроля массы рудного материала не: висимо от изменений его насыпной плотности и химического состава.
Защищаемые научные положения
-
При изменении угла откоса дроблёного материала погрешность троля его массы по измерениям толщины на ленте конвейера лучевыми м дами растёт при увеличении величины отклонения луча измерений от о мального направления, проходящего через центр конвейерного става и гео рическое место точек пересечения поверхностей конвейерных потоков раї производительности, но с разными углами откоса.
-
Интенсивность обратно рассеянного излучения источника Cs-137, положенного над конвейером па постоянном уровне, растёт при увелич( толщины транспортируемого хромитового сырья и не зависит от измене массовой доли оксида хрома от 48 % до 58 %, что позволяет применить кої нирование у-альбедных измерений уровня и у-абсорбционных измерений совой толщины для дистанционного контроля массы рудного материала і висимо от изменений его насыпной плотности и химического состава.
Достоверность научных положений и выводов подтверждается близо-гью результатов определения массы рудного материала радиоизотопным ме-эдом и на механических платформенных весах (погрешность 2,2 % за смену а КЗФ).
Практическая значимость работы
Предложенная технология отличается низким радиационным влиянием а окружаюиг/ю среду. Применительно к открытым горным работам предла-іемьіе радиоизотопные способы и устройства могут найти применение для ешения следующих актуальных задач: при разработке глубоких карьеров с спользованием циклично-поточной технологии для автоматического дистан-ионного контроля производительности крутонаклонных конвейеров; в систе-ах автоматического регулирования скорости конвейерных лент в зависимо-ги от действительного количества поступающего на конвейер грузопотока; гся автоматического дистанционного контроля состояния конвейерной ленты и эузопотока. Наибольший эффект следует ожидать в применении данной тех-ологии в системах рудоподготовкн совместно с датчиками контроля качества инералыюго сырья на горнодобывающих предприятиях.
Практические результаты работы :
разработаны и прошли опытно-промышленные испытания автоматизи-эванные системы контроля массы (ГАМ и ГГМ) хремитового концентрата на энвейерной ленте вакуум-фильтра, ильменитового концентрата (ГАМ) на энвейере при подаче в обжиговую печь, методика и устройства экспресс-зализа в пробах ильменитового и хромитового концентратов;
предложены для контроля массы дроблёного материала переменной эсыпной плотности комбинированный метод у-альбедных и у-абсорбционных змерений, оптимизация направления лучевых измерений толщины в зависи-ости от изменений угла откоса дроблёного материала на конвейере, симмет-ічньїй двухлучевой метод контроля положения насыпного груза на конвейе-
с целью контроля массы неоднородного дроблёного материала, нерав-эмерно размещенного на ленте транспортёра, разработаны устройства плос-шараллельного сканирования у-излучением конвейерных потоков для точеч-эй и линейной геометрии источника излучения и детектора.
Апробация работы
Основные положения работы обсуждались на научно-технических шференциях, в том числе: "Ш Всесоюзная научно-техническая конференция олодых учёных" (Свердловск, 19S6), "Инженерная геофизика в Уральском ре-гоне" (Екатеринбург, 1995) и др. Результаты работ рассматривались также на ;минарах лаборатории оценки качества минерального сырья ИГД МЧМ ССР, кафедры ядерной геофизики УГГГА. Отдельные положения работы об-'ждались также в рабочем порядке с участием руководства Донского ГОКа,
зф и сегао.
Исходные материалы и личный вклад в решение проблемы
Основу диссертации составляют результаты исследований, вьшолиенн: при непосредственном участии автора, а также лично им за время работы 19S 1992 г., 1995-1997 г. ИГД УрО РАН, 1992-1994 г.в УГИ (УГГА).
В своей работе автор опирался на исследования в области горного де Бастана П.П., Васильева М.В., Гальянова А.В., Ржевского В.В., Спиваковскс А.О., Яковлева В.Л. и др., а также на исследования с применением ядері физических методов Арцыбашева В.А., Булатова Б.П., Булашевича Ю.П., В< женикова Г.С, Возженикова С.Г., Горшкова Г.В., Давыдова Ю.Б., Давыдс А.В., Пак Ю.Н., Пугачева А.В., Ревнивцева В.И., Уткина В.И., Шестакова В.Е многих других.
Личный вклад автора состоит в разработке методического, программно и аппаратурного обеспечения непрерывного радиоизотопного контроля масі дроблёного рудного материала на ленте конвейера на предприятиях торг металлургического комплекса, в оптимизации метода контроля массы (одно-двухлучевые измерения в оптимальном направлении, комбинированный мет у-абсорбционных и у-альбедных измерений, технические решения поперечно плоскопараллельного сканирования конвейерной ленты пучком у-кванто участии в разработке и внедрении экспресс-анализа проб хромитового и кг мснитового концентратов.
Публикации: по теме диссертации опубликовано 9 работ.
Структура работы состоит из введения, 4 глав и заключения. Объём стр ниц машинописного текста - 120, таблиц - 22, рисунков - 48, приложений - 1 Список литературы состоит из 111 наименований и 7 фондовых источников.
Диссертационная работа выполнена в Институте горного дела УрО РА1
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.: проф. Бастану П.П., д.т.н. Возженикову С.Г., к.г-м.н. А.М.Мухаметшину за п стоянную помощь и внимание в работе. Автор благодарен за помощь в проь дении испытаний методики и аппаратуры радиоизотопного контроля сотру пикам лаборатории оценки качества минерального сырья Института горпо дела (Екатеринбург), кафедры ядерной геофизики УГГГА, коллективу груш "Изотоп" Донского ГОКа, специалистам КЗФ, фабрики окомкования ССГПО.