利用X、γ射線在線測量物料真密度技術

先進制造與自動化

1. 痛點問題

很多物料的加工或應用過程中需要知道其真密度，如在煤炭洗選加工領域，需要根據煤與矸石等雜質密度差異，分離出雜質。由于散裝物料中間有空隙，物料的外形是不規則的，粒度是變化的，因此空隙也是隨機變化的，在線測量物料排除空隙后的密度（這里稱為真密度）是很難的，目前市場上未見在線測量物料真密度的儀器設備。

2. 解決方案

本技術利用X射線與物質相互作用，采用新型探測器陣列，由于其散射截面對物質中元素的原子序數變化影響很小，因此保證了測量系統的穩定性，從而可以準確的測量出散狀物料的真密度。由此技術研發出的“散裝物料真密度在線測量儀”，能改進控制分選密度的效果，對煤炭智能分選具有重要的意義。

圖1 利用X、γ射線在線測量物料真密度技術示意圖

中國目前大約有2000家洗煤廠，洗選智能化已經是大勢所趨。洗煤廠原有的控制系統最主要的問題是缺少合適的“眼睛”—檢測設備，本技術將更好的檢測設備與傳統的自動控制系統結合，再加上人工智能的應用，研制出更具優勢的控制系統，其市場將會很廣闊。

本項技術擬采用技術入股方式進行轉化。

現在的煤炭洗選加工往往是通過調節分析介質密度來分選煤炭的，采用在線灰分儀監測分選效果，例如雙能量伽馬射線透射灰分測量技術，該技術較為成熟，主要用來控制煤炭產品的質量，但這種技術存在不足：一方面該技術使用放射源，安全與管理上都存在劣勢；另一方面，從測量的灰分值轉到控制的密度值，轉換系數不是一成不變的，它隨著煤質的變化而變化。而且煤質變化也會導致灰分測量的波動，這是因為利用射線測量灰分，主要灰分測量原理利用了不同元素對不同能量射線的衰減系數不同，來分析灰分變化的，而煤中高原子序數元素含量比例變化，會導致計算公式中近似認為不變的射線衰減系數實際上發生較大偏差，從而導致灰分測量出現誤差。本技術沒有利用這一原理，受煤中元素含量比例變化影響很小，因此保證了測量的穩定性和準確性。