利用X、γ射线在线测量物料真密度技术

先进制造与自动化

1. 痛点问题

很多物料的加工或应用过程中需要知道其真密度，如在煤炭洗选加工领域，需要根据煤与矸石等杂质密度差异，分离出杂质。由于散装物料中间有空隙，物料的外形是不规则的，粒度是变化的，因此空隙也是随机变化的，在线测量物料排除空隙后的密度（这里称为真密度）是很难的，目前市场上未见在线测量物料真密度的仪器设备。

2. 解决方案

本技术利用X射线与物质相互作用，采用新型探测器阵列，由于其散射截面对物质中元素的原子序数变化影响很小，因此保证了测量系统的稳定性，从而可以准确的测量出散状物料的真密度。由此技术研发出的“散装物料真密度在线测量仪”，能改进控制分选密度的效果，对煤炭智能分选具有重要的意义。

图1 利用X、γ射线在线测量物料真密度技术示意图

中国目前大约有2000家洗煤厂，洗选智能化已经是大势所趋。洗煤厂原有的控制系统最主要的问题是缺少合适的“眼睛”—检测设备，本技术将更好的检测设备与传统的自动控制系统结合，再加上人工智能的应用，研制出更具优势的控制系统，其市场将会很广阔。

本项技术拟采用技术入股方式进行转化。

现在的煤炭洗选加工往往是通过调节分析介质密度来分选煤炭的，采用在线灰分仪监测分选效果，例如双能量伽马射线透射灰分测量技术，该技术较为成熟，主要用来控制煤炭产品的质量，但这种技术存在不足：一方面该技术使用放射源，安全与管理上都存在劣势；另一方面，从测量的灰分值转到控制的密度值，转换系数不是一成不变的，它随着煤质的变化而变化。而且煤质变化也会导致灰分测量的波动，这是因为利用射线测量灰分，主要灰分测量原理利用了不同元素对不同能量射线的衰减系数不同，来分析灰分变化的，而煤中高原子序数元素含量比例变化，会导致计算公式中近似认为不变的射线衰减系数实际上发生较大偏差，从而导致灰分测量出现误差。本技术没有利用这一原理，受煤中元素含量比例变化影响很小，因此保证了测量的稳定性和准确性。