中子活化型在線分析儀的研發(fā)及應(yīng)用

　　一、成分在線檢測(cè)的技術(shù)路線

　　1、基于電磁波特性的現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)

　　用于在線檢測(cè)的電磁波

　　超聲波、微波、 紅外、激光、紫外、X射線、γ射線等

　　用于檢測(cè)的電磁波特性

　　- 強(qiáng)度、頻率、相位變化

　　- 反射、折射、波形變化

　　- 相關(guān)性、變化率

　　-  核輻射、核反應(yīng)等

　　2、礦石＆煤炭成分在線檢測(cè)技術(shù)

　　紅外

　　激光

　　X射線

　　γ射線等

　　工業(yè)化應(yīng)用最成熟的:

　　- X熒光

　　- 瞬發(fā)γ中子活化技術(shù)(PGNA， Prompt Gamma-ray Neutron Activation)

　　Prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis （PGNAA ）分析法

　　3、在線分析儀系統(tǒng)構(gòu)成

　　4、PGNA在線檢測(cè)流程

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　　5、典型伽瑪能譜

　　6、能譜分析

　　7、PGNAA測(cè)量靈敏度

　　8、影響分析儀測(cè)量精度的因素

　　檢測(cè)范圍

　　檢測(cè)時(shí)間

　　皮帶成分（尤其是Cl，是否是鋼絲皮帶）

　　料層厚度（最低厚度及厚度變化）

　　物料中水分變化

　　皮帶運(yùn)行是否跑偏

　　物料顆料等

　　分析模型及模型參數(shù)要能夠補(bǔ)償或抵制上述因素的影響，而保持穩(wěn)定的分析性能

　　二、國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展概況

　　1、PGNA發(fā)展歷程

　　上世紀(jì)七十年代，美國(guó)能源部立項(xiàng)支持PGNA研究

　　1985年：第一臺(tái)元素分析儀商業(yè)化應(yīng)用(榴槽式)，誕生了專業(yè)制造公司--美國(guó)Gamma-Metrics

　　~1993年：由于價(jià)格高（$80萬(wàn)元+$50萬(wàn)元），性價(jià)比低，全球僅銷售30多臺(tái)元素分析儀（IEA）

　　1994年：第一臺(tái)跨帶式元素分析儀問(wèn)世并用于水泥廠

　　至2000年，技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)性價(jià)比提高，逐漸為市場(chǎng)廣泛接受，形成4個(gè)專業(yè)制造商，累計(jì)銷售300多套

　　2001年：跨帶式元素分析儀第一次用于煤炭檢測(cè)

　　至今，全球已銷售1000余套，用于水泥、煤炭、發(fā)電、冶金等行業(yè)。

　　國(guó)外專業(yè)廠家產(chǎn)品圖

　　2、國(guó)內(nèi)研究與應(yīng)用

　　1995年，已見相關(guān)的研究報(bào)道

　　1997年，湖北鄂州電廠2×300MW機(jī)組建設(shè)時(shí)，在輸煤系統(tǒng)中成套引進(jìn)了在線分析儀

　　2000年前后，華新水泥廠、琉璃河水泥廠購(gòu)買

　　2003年琉璃河水泥廠在水泥行業(yè)最先應(yīng)用成功

　　2002-2007年前，發(fā)電廠有20多套的應(yīng)用（測(cè)煤）

　　2007年后，水泥廠應(yīng)用在線分析儀進(jìn)行在線檢測(cè)，并自動(dòng)配料（配礦）日漸增多，至今已購(gòu)買近百套。

　　至2010年，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的均為國(guó)外產(chǎn)品

　　2010年，國(guó)內(nèi)自主品牌產(chǎn)品問(wèn)世，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并商業(yè)化應(yīng)用于水泥、煤碳和發(fā)電企業(yè)。[Page]

　　三、MCP型在線分析儀的研發(fā)及應(yīng)用

　　1、研發(fā)歷程

　　1996年啟動(dòng)研究開發(fā)工作（南京大陸）

　　前期獲國(guó)家科技部、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委立項(xiàng)支持

　　2001年始與法國(guó)、美國(guó)兩專業(yè)公司技術(shù)合作

　　2004年進(jìn)一步獲得國(guó)家發(fā)改委民用非動(dòng)力核技術(shù)專項(xiàng)立項(xiàng)支持

　　已形成兩種類型產(chǎn)品：

　　MCP-C型（使用同位素中子源）

　　MCP-E型（使用電可控中子發(fā)生器）

　　已成功應(yīng)用到水泥、煤炭、發(fā)電企業(yè)

　　2、MCP-C型在線分析儀

　　同位素中子源Cf-252

　　可準(zhǔn)確分析礦石中各氧化物

　　中子源無(wú)需控制電路，系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，成本較低

　　放射源管理嚴(yán)格，運(yùn)輸、維護(hù)需專業(yè)人員

　　電可控中子發(fā)生器（微型加速器）

　　可ON/OFF，切斷電源后無(wú)放射性中子

　　可檢測(cè)高精度檢測(cè)C、O元素

　　運(yùn)輸、安裝維護(hù)、日常管理方便

　　系統(tǒng)復(fù)雜，成本高

　　電可控中子管分析儀VS 同位素源分析儀

　　兩種分析儀比較總結(jié)

　?。?）、在測(cè)量性能方面，MCP-C型、MCP-E型兩種在線分析儀都能滿足水泥行業(yè)對(duì)石灰石、生料的檢測(cè)要求

　?。?）、MCP-C型同位素中子源分析儀的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、成本價(jià)格低，其缺點(diǎn)是同位素放射源252Cf采購(gòu)、運(yùn)輸、使用維護(hù)等復(fù)雜，管理要求嚴(yán)格

　?。?）、MCP-E型電可控中子發(fā)生器型分析儀優(yōu)點(diǎn)是中子源可關(guān)斷，使用維護(hù)方便；缺點(diǎn)是系統(tǒng)較復(fù)雜，成本價(jià)格較高。

　?。?）、MCP-E型電可控中子發(fā)生器型分析儀在測(cè)量煤炭時(shí)具有突出的優(yōu)勢(shì)。

　　性能標(biāo)定

　　Ca測(cè)試性能

　　Si測(cè)試性能

　　Fe測(cè)試性能

　　Al測(cè)試性能

　　H   測(cè)試性能

　　S   測(cè)試性能

　　K   測(cè)試性能

　　C   測(cè)試性能

　　O   測(cè)試性能

　　石灰石（生料）檢測(cè)性能保證值

　　在線分析儀在水泥廠應(yīng)用方案

　　典型應(yīng)用方案

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　　應(yīng)用方案一：數(shù)字化建堆＆自動(dòng)配礦 （配圖）

　　應(yīng)用方案二：按成分變化實(shí)時(shí)自動(dòng)配料 （配圖）

　　典型應(yīng)用

　　部分應(yīng)用數(shù)據(jù)

　　按天統(tǒng)計(jì)2012年7月21日至26日的日平均偏差。KH平均偏差0.003，最大偏差0.018，標(biāo)準(zhǔn)差0.013；CaO平均偏差0.058，最大偏差0.238，標(biāo)準(zhǔn)差0.15。

　　發(fā)展展望

　　在線分析儀應(yīng)用價(jià)值最大化實(shí)現(xiàn)取決于：

　　分析儀性能、應(yīng)用系統(tǒng)（軟件）、工藝改進(jìn)

　　成分在線分析儀在水泥行業(yè)的應(yīng)用會(huì)日漸增多并普及

　　礦石品位下降，成份日趨復(fù)雜變化

　　 資源合理化利用、節(jié)能降耗、兩化發(fā)展的推動(dòng)

　　價(jià)格會(huì)進(jìn)一步降低，性價(jià)比提高

　　國(guó)產(chǎn)品牌，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品會(huì)被越來(lái)越多的客戶接受，市場(chǎng)份額會(huì)提高，且會(huì)發(fā)展到占主導(dǎo)地位

　　具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)國(guó)產(chǎn)品牌健康發(fā)展的要素：

　　必須掌控核心技術(shù)（伽瑪能譜分析技術(shù)），分析精度必須達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，性能不比進(jìn)口產(chǎn)品差

　　中子源、探測(cè)器關(guān)鍵部件先期采用進(jìn)口部件，逐步提高硬件的國(guó)產(chǎn)化率

　　推動(dòng)電可控中子發(fā)生器的開發(fā)，替代同位素放射源，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)

　　穩(wěn)定制造、調(diào)試、標(biāo)定等工藝，提升產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，著力打造樣板示范工程

　　發(fā)揮本地化售后服務(wù)優(yōu)勢(shì)，提供更快捷、更低廉的專業(yè)化售后服務(wù)

　　針對(duì)中國(guó)礦石特性、資源特點(diǎn)和行業(yè)國(guó)情，開展針對(duì)性的應(yīng)用創(chuàng)新，不僅提升分析性能，還要能能面向客戶特定需求，設(shè)計(jì)整體解決方案，定制應(yīng)用軟件，實(shí)施先進(jìn)的測(cè)控系統(tǒng)，提供交鑰匙工程服務(wù)。