近紅外在線礦石品位分析（NIR）鐵礦石應(yīng)用

PGNAA作為快速伽瑪中子活化、NIR作為近紅外。測(cè)量的主要任務(wù)是識(shí)別Fe，Si，Mn和P的含量。兩種分析方法都面臨一些挑戰(zhàn)，但是通過(guò)比較原理，技術(shù)如何工作，很明顯，PGNAA出于以下幾個(gè)原因，不能準(zhǔn)確識(shí)別鐵礦石的化學(xué)成分：

-鐵原子是中子吸收劑，這意味著鐵原子的數(shù)量會(huì)影響到達(dá)探測(cè)器的即時(shí)伽馬射線。

-由于PGNAA是穿透皮帶的測(cè)量方法，因此隨著皮帶負(fù)荷的不斷變化，鐵原子數(shù)的變化與化學(xué)濃度并不相關(guān)，顯然這會(huì)影響檢測(cè)并降低準(zhǔn)確性。

-與其他成分相比，鐵礦石含有大量的鐵原子。由于Ca，Mn和Si的波峰相當(dāng)?shù)?，鐵圖案覆蓋了所有其他成分。因此，除了鐵元素外，沒(méi)有其他元素可以被檢測(cè)到。

由于NIR對(duì)物相表面進(jìn)行測(cè)量，因此與皮帶負(fù)載的任何變化無(wú)關(guān)。這是NIR的顯著優(yōu)勢(shì)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，礦物相具有更寬的光譜信息，因此不可能忽略任何目標(biāo)礦物相的波譜。

1.PGNAA的原理
PGNAA測(cè)量的原理是基于元素質(zhì)子的激活。為此，需要非常強(qiáng)烈的能量。 只有中子發(fā)生器或放射源才能傳遞這種能量。當(dāng)能量撞擊元素的核心時(shí)，中子被發(fā)射出去并產(chǎn)生放射性同位素。 發(fā)出的即時(shí)伽馬射線是元素的指紋，由檢測(cè)器測(cè)量。

圖1：PGNAA（快速伽瑪中子活化）的原理。即時(shí)伽馬射線是化學(xué)元素的定量指紋。因此，該技術(shù)無(wú)法測(cè)量沒(méi)有中子或中子數(shù)量少的元素。氫元素是PGNAA無(wú)法測(cè)量的元素，因?yàn)楹诵闹袥](méi)有中子，因此PGNAA無(wú)法測(cè)量物料水分含量。

PGNAA測(cè)量從底部穿透原材料，在頂部檢測(cè)到響應(yīng)。 然后將檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換為：一定頻率下的能級(jí)（MeV）是所檢測(cè)元素的指紋。

不同的元素具有不同的頻率。 （示例見(jiàn)圖2）

圖2：伽瑪光譜的示例。 頻率（能量）定義元素，而在此特定頻率下的計(jì)數(shù)定義元素的數(shù)量。 還顯示了背景，這意味著元素的終量是從測(cè)量強(qiáng)度中減去的背景。

在某些頻率下的計(jì)數(shù)（=強(qiáng)度）定義了元素的數(shù)量。

近紅外在線礦石品位分析（NIR）鐵礦石應(yīng)用

Fig 3: PGNAA的測(cè)量原理

2. PGNAA測(cè)量鐵礦石的挑戰(zhàn)

PGNAA測(cè)量存在幾個(gè)挑戰(zhàn)，這使得無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量鐵礦石。

-鐵原子一般具有很好的響應(yīng)，但背景也很高。 與在鐵礦石中一樣，與諸如Si，Al，P之類(lèi)的成分相比，F(xiàn)e的含量非常高。例如，Al，此元素始終被覆蓋。如果Fe的濃度很高，則所有其他次要元素都會(huì)在伽瑪譜圖中消失，并且除了Fe之外，其他元素也無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量。

-當(dāng)計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換為元素?cái)?shù)量時(shí)，分析儀在一定的皮帶負(fù)載下進(jìn)行了校準(zhǔn)。如果皮帶上有更少或更多的相同材料，則計(jì)數(shù)會(huì)發(fā)生變化，并且準(zhǔn)確性會(huì)降低。由于鐵原子的響應(yīng)非常高，因此在鐵礦石中很難彌補(bǔ)這種現(xiàn)象。 （比較圖3和圖4）

圖4：如果皮帶上的物料發(fā)生變化，則計(jì)數(shù)會(huì)受到影響。

-鐵原子高度吸收中子。這就是說(shuō)，皮帶負(fù)載的變化對(duì)計(jì)數(shù)有很大的影響。由于無(wú)法補(bǔ)償鐵原子的高吸收率，因此鐵含量高的材料的測(cè)量精度非常低。

-鐵礦石的輸送帶由鐵網(wǎng)支撐，因?yàn)殍F礦石比石灰石重得多。因此，傳送帶中的鐵網(wǎng)會(huì)額外吸收信息，這是PGNAA無(wú)法用于準(zhǔn)確測(cè)量鐵礦石的另一個(gè)因素。

-PGNAA無(wú)法測(cè)量水分。因此，需要一個(gè)附加的濕度傳感器。這兩個(gè)分析儀的同步無(wú)法精確完成（不同的方法，不同的輸出），因此水分測(cè)量不是很準(zhǔn)確。水分對(duì)于良好的測(cè)量至關(guān)重要，因?yàn)殍F礦石是在不斷變化的天氣條件下開(kāi)采的。

-PGNAA無(wú)法測(cè)量碳，因?yàn)樘际侵挥?個(gè)中子/質(zhì)子/電子的非常輕的元素。碳是燒結(jié)礦生產(chǎn)中非常重要的成分。

3.NIR（SpectraFlow）的原理

由于NIR測(cè)量原理消除了PGNAA的挑戰(zhàn)，因此可以提供比任何PGNAA鐵礦石更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

-由于NIR是直接測(cè)量礦物相，無(wú)須進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換，因此對(duì)測(cè)量的影響因素減少了。赤鐵礦具有非常好的近紅外光譜特征，磁鐵礦如果數(shù)量較多且變化較大，則具有挑戰(zhàn)性。

-可以非常高精度地測(cè)量碳。

-以非常高的頻率測(cè)量表面，因此*不受皮帶負(fù)載變化和輸送機(jī)規(guī)格的影響。

（NIR）是一項(xiàng)能夠在線準(zhǔn)確測(cè)量鐵礦石的技術(shù)。