楊萬柱

[摘要]邊界品位是單個試樣有益組分含量的最低指標，據(jù)此劃分礦石和廢石的界限。因此對礦石品位的檢測是采礦生產中的重要環(huán)節(jié)。本文即分析了礦石品位自動檢測系統(tǒng)的設計。

[關鍵詞]礦石品位 自動檢測 系統(tǒng) 取樣 礦石品位儀

[中圖分類號] F407.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-9-393-1

1系統(tǒng)需要滿足的條件

1.1礦石的組成成分要相對穩(wěn)定

由于礦石一般由多種成分構成，該系統(tǒng)將礦石看作一種特定物質進行處理，故要求礦石的組成成分要相對穩(wěn)定。只有這樣，才可以保證重量、體積、品位的數(shù)學公式的穩(wěn)定。

1.2裝礦車輛

裝礦車輛是軌道車輛且相對固定，最好為單一車種。為便于該系統(tǒng)的實施， 礦石體積的有效簡易測量，裝礦車輛不要過于復雜，否則，系統(tǒng)的建立較為繁瑣。

1.3礦石裝載松散程度

礦石裝載松散程度 （也稱松散系數(shù)）相對穩(wěn)定。

2礦床中的礦床取樣

2.1鉆探取樣

第一，嚴格按照標巖心取樣規(guī)則，在礦體及其頂?shù)装宓臉悠凡扇÷室哂?0% ，當厚礦體巖心采取率低于標準取樣率時，立即停止取樣；

第二，分段取樣方式是針對礦體的不同特性取樣困難而言，當取樣礦體較厚，礦化均勻，巖心取樣率差異小，可將周圍礦石一起采樣作為樣品，反之如果礦體內部結構復雜，巖心取樣率差異大，必須采取連續(xù)分段取樣方式進樣品采集。

2.2自然露頭與坑探工程中取樣

自然露頭與坑探工程中取樣的常用取樣方式有：刻槽取樣法、巖體剝層取樣法、巖心打眼取樣法、礦床方格取樣法、礦床揀塊取樣法以及全面取樣法。

3礦石的化學分析

3.1全分析法

全分析法就是對礦石中所含的所有成分進行全面測量分析法，全分析法對于分析結果要求高，成分比例圖要求達到完整，樣品在進行全分析之前，先進行光譜全分析，通過光譜全分析確定樣品成分組成而后對其所有元素（除痕跡元素外）進行全分析，為此全分析法成本比較高，每一種類型或品級礦石只能一兩個，全分析其優(yōu)勢體現(xiàn)在礦床勘察的初期進行，對勘察礦床后期工作有著指導作用。

3.2普通分析

普通分析只是針對礦石的有用成分或者開發(fā)成分的進行分析，其他成分則是忽略，如果其他成分的工業(yè)價值高，則應列入基本分析項目，不同分析是針對有用元素的分方法，所以運用普通分析法必須對每個樣品都進行系統(tǒng)分析，以確定的有用成分含量、比例。

3.3組合分析

組合分析法是系統(tǒng)分析礦石中有用成、和雜質的含量、分布狀況，以便計算出有用成分的儲量以及雜質的比例，組合分析法適用于多元素的礦石分析，其分析可以參照全分析結果進行，組合樣品需要依據(jù)各個樣品的某一種特性，例如樣品的原始長度、質量等等，但是必須要是礦石類型、品礦石級以及樣品的原始取樣方法都是一樣的樣品，這樣才能保證組合分析結果的準確性。

4礦石品位自動檢測系統(tǒng)的設計

4.1礦石品位儀測量原理

礦石品位儀主要利用電子對湮滅效應。用高能伽馬射線照射礦石，當伽馬射線的能量大于2個電子的靜止質量對應的能量時，即Eγ>1.022MeV，將會產生電子對效應，生成正、負電子對。電子對效應生成的正電子很不穩(wěn)定，它很快和周圍的其他負電子產生湮沒輻射，生成一對方向相反、能量相等（Eγ=0.511MeV）的伽馬光子。測定湮沒輻射的強度就可得到電子對的產生幾率，其幾率又和礦石中的金屬含量有關。在礦石厚度足夠厚，礦石密度、粒度基本不變時，品位計算的經驗公式為：PW=A·X2+B·X+C，式中。PW為礦石品位；A、B、C為系數(shù)；X為電子對峰計數(shù)。

4.2MCNP 軟件構建幾何模型

首先根據(jù)實驗研究目標和需要分析的問題建立起合理的結構模型，這樣能夠摒棄不必要的外界因素的影響，有針對性地對結構實行優(yōu)化，提高裝置的性能。所謂合理的結構模型，是指既能反映實驗裝置的主要特性，又能避免對要分析問題構成干擾的不確定因素的影響。例如，礦石品位儀在測量過程中主要的不確定因素影響有：裝置外殼對伽馬射線的散射作用、皮帶支架對伽馬射線的散射作用、皮帶運行過程中的震動影響，以及溫度引起伽馬探測器的探測效率變化和增益改變等。如果建立起簡易、合理的礦石品位儀模擬裝置，在模擬計算的過程中，這些干擾因素都可以排除。在此前提下，利用MCNP軟件，建立了礦石品位儀模擬實驗裝置，如圖所示。

此礦石品位儀簡易模擬裝置主要由放射源、鉛屏蔽體、物料和伽馬探測器幾部分組成。伽馬放射源為60Co 和226Ra 兩種，伽馬探測器為100 mm×100 mm NaI 探測器。伽馬放射源與探測器之間用鉛屏蔽體隔開。為了研究伽馬探測器安裝位置對電子對峰的測量效果影響，本工作選取了 4 個不同安裝位置比較它們的測量效果，圖中 1、2、3、4為標記的位置。

蒙特卡羅模擬的大致過程為：MCNP軟件生成隨機數(shù)，實現(xiàn)對已知分布的抽樣，模擬跟蹤伽馬射線在測量系統(tǒng)內的輸運過程，最后在探測器區(qū)域記錄模擬的探測結果。伽馬輸運的路徑大致是：放射源按60Co或226Ra能量分布譜各向同性發(fā)射，其發(fā)射的高能伽馬射線（大于1.02MeV）與物料中的原子發(fā)生電子對湮滅效應，產生0.511MeV的伽馬射線，這種能量的伽馬射線被處于位置1、2、3或4的伽馬探測器接收，形成電子對峰。為了避免放射源放射的伽馬射線直接入射到探測器，被探測器記錄而對電子對峰計數(shù)形成干擾，放射源右側放置鉛屏蔽體，用以屏蔽直射入伽馬探測器的伽馬射線。

參考文獻

[1]陳隆玉. 一種確定區(qū)域礦石品位的算法[J]. 鈾礦冶. 2008（03）.

[2]龔亞林，張偉，趙中華，吳志強，宋青鋒，陶俊濤. 礦石品位儀的測量結構優(yōu)化[J]. 同位素. 2009（02）.