Procedimiento y dispositivo para la determinación en línea del contenido de cenizas de una sustancia transportada en un sistema transportador y dispositivo para llevar a cabo dicha determinación en línea.

Procedimiento para la determinación en línea del contenido de cenizas de una sustancia transportada en unacinta transportadora (10) con una primera medición para la determinación del peso superficial de la sustancia y unasegunda medición para la determinación del número atómico medio de los átomos presentes en la sustancia,

en elque para la determinación del peso superficial la muestra es irradiada con una radiación de rayos X ó gamma de altaenergía (20) y para la determinación del número atómico medio la muestra es irradiada con una radiación de rayos Xo gamma de baja energía (24), caracterizado porque adicionalmente es realizada una medición de fluorescencia derayos X por medio de un detector de fluorescencia de rayos X (28) y es usada para la corrección del resultado demedida y porque la distancia entre la superficie superior de la muestra y el detector de fluorescencia de rayos X (28)es medida constantemente y utilizada para la corrección.

Procedimiento y dispositivo para la determinación en línea del contenido de cenizas de una sustancia transportada en un sistema transportador y dispositivo para llevar a cabo dicha determinación en línea.

Campo técnico de la invención La invención se refiere a un procedimiento para la determinación en línea del contenido de cenizas de una sustancia transportada en una cinta transportadora según el preámbulo de la reivindicación 1.

Estado de la técnica En la técnica minera y siderúrgica es conocido emplear métodos radiométricos para el análisis en línea de materiales transportados, por ejemplo, en cintas transportadoras. Una cuestión que se plantea aquí e, por ejemplo, la pregunta por el contenido de cenizas de una sustancia, en particular el contenido de cenizas de coque o carbón. Para ello es conocido, por ejemplo, el método llamado de doble energía. En él, la sustancia a ser medida es irradiada con dos rayos gamma o X de diferente energía. Por ejemplo, se emplea una fuente de Cs137 para el trayecto de medición de alta energía y una fuente de Am241 para el trayecto de medición de baja energía. La porción de cenizas de la sustancia irradiada, por ejemplo del carbón, se puede calcular en base a los diferentes comportamientos de absorción de ambos rayos. Este método está descrito, por ejemplo, en YAZDI M et. al.: “Dualenergy gamma-ray technique for quantitative measurement of coal ash in the Shahround mine, Iran” INT. J. COAL GEOL.; INTERNATIONAL JOURNAL OF COAL GEOLOGY AUGUST 2003, Bd. 55 Nr. 2-4, agosto 2003 (2003-08) , páginas 151-156.

El método se basa en determinar el peso superficial de la sustancia por el comportamiento de absorción del rayo de alta energía y a partir del comportamiento de absorción del rayo de baja energía puede deducirse adicionalmente el número atómico medio de los átomos presentes en la sustancia. Este método trabaja sin contacto y puede ser empleado con tamaños de grano de hasta 10 mm, en casos especiales incluso superiores. No proporciona resultados exactos satisfactorios en todos los casos.

En el documento GB 2 223 574 A se describe un método para la determinación del contenido de cenizas en un lodo de carbón, en el que en una célula de medición es medida la transmisión de un rayo gamma de alta energía y en otra célula de medición es irradiada la muestra con un rayo gamma de baja energía y medida la señal dispersada de retorno.

Contenido de la invención Partiendo de aquí el objeto de la invención es proporcionar un procedimiento con el que pueda conseguirse una mayor precisión en la determinación en línea del contenido de cenizas de una sustancia.

Este objeto se lleva a cabo por un procedimiento con las características de la reivindicación 1.

Se ha descubierto que la precisión de los resultados de medición a menudo es insatisfactoria cuando cambia la composición química de las cenizas. En particular cuando cambia la concentración de elementos pesados, como por ejemplo calcio o hierro, así como elementos con un número atómico mayor, y esto conduce a una determinación errónea del contenido de cenizas.

Según la invención se realiza, por tanto, adicionalmente una medida de fluorescencia de rayos x en cuyo espectro se encuentran en particular las líneas Ka de estos elementos. Esta información es empleada después para la corrección de los resultados de medida. Puesto que únicamente se tiene que medir la radiación Ka de elementos relativamente pesados, cuya energía es relativamente alta y no se ve perturbada esencialmente por la absorción de aire, la realización de la medición de fluorescencia de rayos X se lleva a cabo de forma relativamente fácil con la técnica de medición y es realizable una distancia relativamente grande del detector de fluorescencia de rayos respecto a la superficie superior de la muestra. Una distancia típica es aproximadamente 20 cm de la superficie superior de la sustancia.

El peso superficial de la sustancia y el número atómico medio son determinados mediante la llamada medición de doble energía ya mencionada antes. Para ello la sustancia es irradiada con rayos X o gamma de diferente energía.

Preferentemente el detector de fluorescencia de rayos X necesario se asienta por la misma cara de la muestra que la fuente de excitación, empleándose preferentemente una de las dos fuentes de la medición de doble energía simultáneamente como fuente de excitación. Por tal disposición resulta una dependencia geométrica de los resultados de medida que debe ser compensada, además la distancia entre la superficie superior de la muestra y el detector de fluorescencia de rayos X es medida constantemente.

La invención se explicará ahora en detalle en virtud de ejemplos de realización. Muestran:

Breve descripción de los dibujos:

Fig. 1, una representación esquemática de un dispositivo para la realización del procedimiento según la invención;

Fig. 2, una segunda forma de realización del dispositivo para la realización del procedimiento según la invención en una representación esquemática, y

Fig. 3, un corte a lo largo del plano A-A de la Fig. 2.

Descripción de formas de realización preferidas La Fig. 1 muestra esquemáticamente un dispositivo para la determinación en línea del contenido de cenizas de la sustancia S transportada en la cinta transportadora 10. En primer lugar la sustancia S es allanada por medio del rastrillo 12, de modo que dependiendo de la granulación de la sustancia S puede seguir quedando una cierta desigualdad superficial.

Por encima de la cinta transportadora 10 están dispuestos una fuente de Cs137 20, una fuente de Am241 24, un detector de fluorescencia de rayos X 28 y un medidor de distancia 30. Por debajo de la cinta transportadora 10 se encuentra un primer detector de transmisión 22 y un segundo detector de transmisión 26. El primer detector de transmisión 22, el segundo detector de transmisión 26, el detector de fluorescencia de rayos X 28 y, eventualmente el medidor de distancia 30, están unidos a la unidad de evaluación 40 que a partir de los datos de medición suministrados a ella y con ayuda de otras curvas de calibración almacenadas calcula el contenido de cenizas de la sustancia S transportada en la cinta transportadora 10 y lo emite a través de una salida 42.

La fuente de Cs137 20 y el primer detector de transmisión 22 forman el trayecto de transmisión de alta energía que sirve para la determinación del peso superficial. Para ello la sustancia es irradiada de arriba abajo, aunque es posible también una estructura invertida. La energía de la radiación gamma emitida por la fuente de Cs137 es de 660 keV. La fuente de Am241 y el segundo detector de transmisión 26 forman el trayecto de medición de transmisión de baja energía para la determinación del número atómico medio. La energía de la radiación gamma que sale de la fuente de Am241 es de 60 keV. Estos dos tramos forman la disposición de medición de doble energía “clásica” con la que puede ser determinado al menos esencialmente el contenido de cenizas de la sustancia S. En lugar de fuentes gamma pueden ser empleados también tubos de rayos X con tensiones de aceleración diferentes. Los tubos de rayos X para el trayecto de medición de alta energía deberían tener una tensión de aceleración por encima de 300 kV, los tubos de rayos X para el trayecto de medición de baja energía una tensión de aceleración por debajo de 100 kV.

Cómo se realiza la determinación del contenido de cenizas en base a los datos así obtenidos es conocido en la técnica, y será expuesto a continuación otra vez brevemente.

Para la transmisión de rayos gamma se aplica la ley de absorción

I: Intensidad

I0: Intensidad en un trayecto de medición en vacío

μ: Coeficiente de absorción

p: Espesor del material

d: Espesor de la capa de material

Para rayos de baja energía, por ejemplo para el segundo trayecto de medición de transmisión con la fuente de Am241, el coeficiente de absorción depende del número atómico Z. El coeficiente de absorción de una mezcla de material se puede representar como sigue:

donde ci es la concentración y se tiene En el caso de una medición del contenido de cenizas de doble energía clásica el contenido de cenizas A se calcula de acuerdo con:

donde LE designa el trayecto de medición de baja energía y HE el trayecto de medición de alta energía; a y k son los coeficientes de calibración. Según la invención estos coeficientes son determinados al menos parcialmente por una medición de fluorescencia de rayos X. Para la realización de esta medición sirve el detector de fluorescencia de rayos X 28... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la determinación en línea del contenido de cenizas de una sustancia transportada en una cinta transportadora (10) con una primera medición para la determinación del peso superficial de la sustancia y una segunda medición para la determinación del número atómico medio de los átomos presentes en la sustancia, en el que para la determinación del peso superficial la muestra es irradiada con una radiación de rayos X ó gamma de alta energía (20) y para la determinación del número atómico medio la muestra es irradiada con una radiación de rayos X

o gamma de baja energía (24) , caracterizado porque adicionalmente es realizada una medición de fluorescencia de rayos X por medio de un detector de fluorescencia de rayos X (28) y es usada para la corrección del resultado de medida y porque la distancia entre la superficie superior de la muestra y el detector de fluorescencia de rayos X (28) es medida constantemente y utilizada para la corrección.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para la medición de la distancia es empleada la medición de transmisión de la radiación de alta energía (20) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque la radiación gamma de alta energía (20) es generada por una fuente de Cs137.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la radiación gamma de baja energía (24) es generada por una fuente de Am241.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los rayos gamma o X de baja energía (24) sirven también como radiación de excitación para la medición de fluorescencia de rayos X, en el que el detector de fluorescencia de rayos X (28) se encuentra en la misma cara de la sustancia que la fuente de radiación de rayos X o gamma de baja energía (24) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque es medida la distancia entre la fuente de radiación de rayos X o gamma de baja energía (24) y el detector de transmisión (26) y es tenida en cuenta para la evaluación de la medición de trasmisión.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque para la medición de la distancia es empleada la medida de transmisión de la radiación de alta energía (20) .