鉬原礦動(dòng)態(tài)計(jì)量的應(yīng)用研究

 鉬原礦石的計(jì)量數(shù)據(jù)是公司內(nèi)部經(jīng)營(yíng)結(jié)算和生產(chǎn)調(diào)控的重要依據(jù)。其動(dòng)態(tài)計(jì)量的應(yīng)用研究一直是公司計(jì)量技術(shù)研究的重點(diǎn)，在動(dòng)態(tài)計(jì)量設(shè)備的選型、動(dòng)態(tài)計(jì)量精度的控制、標(biāo)定方法的探索、核輻射安全防護(hù)方面都做了前瞻性的分析和研究。

1前言

鉬原礦石的計(jì)量數(shù)據(jù)是公司內(nèi)部經(jīng)營(yíng)結(jié)算和生產(chǎn)調(diào)控的重要依據(jù)。鉬原礦在生產(chǎn)工藝過程中以連續(xù)動(dòng)態(tài)散狀固體物料形式存在,其生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)計(jì)量的應(yīng)用研究一直是公司計(jì)量技術(shù)自動(dòng)化、信息化的研究重點(diǎn),其計(jì)量準(zhǔn)確性也是動(dòng)態(tài)計(jì)量的重中之重。

2鉬原礦動(dòng)態(tài)計(jì)量設(shè)備的選擇

在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中,從應(yīng)用核子秤到電子皮帶秤再到核子秤作為鉬原礦計(jì)量設(shè)備的探索不斷,核子秤的應(yīng)用是自1993年開始使用至今,新型電子皮帶秤的研究是在2007年,對(duì)核子秤和電子皮帶秤的計(jì)量性能和實(shí)用性對(duì)比,最終選擇使用核子秤,公司現(xiàn)有核子秤共計(jì)15臺(tái),其中大廠11臺(tái)、中廠4臺(tái)。

2.1核子秤和電子皮帶秤工作原理比較

核子皮帶秤是基于銫137發(fā)射的γ射線穿過被測(cè)介質(zhì)時(shí),其強(qiáng)度的衰減服從指數(shù)規(guī)律。即當(dāng)γ射線能量一定時(shí),其強(qiáng)度的衰減與礦石組分、密度和射線方向上的厚度呈指數(shù)關(guān)系。通過對(duì)載有物料時(shí)的射線強(qiáng)度進(jìn)行連續(xù)測(cè)量,并與空皮帶時(shí)的射線強(qiáng)度測(cè)量比較,主機(jī)根據(jù)核子秤的負(fù)載信號(hào)、空帶電壓、負(fù)載常數(shù)、輸送機(jī)的速度計(jì)算出輸送機(jī)上物料的瞬時(shí)流量和累積流量工藝參數(shù)。電子皮帶秤是礦石重量通過稱重傳感器將皮帶上的礦石重量信號(hào)送入數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入積算器，積算器將重量信號(hào)和速度信號(hào)進(jìn)行處理，得到礦石的瞬時(shí)流量和累計(jì)重量工藝參數(shù)。

2.2 核子秤和電子皮帶秤實(shí)用性比較

核子秤突出優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)、維護(hù)方便簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是放射源輻射危害；電子皮帶秤的突出優(yōu)點(diǎn)是人身無傷害，缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境高，日常

維護(hù)工作量大。由于安裝原礦計(jì)量設(shè)備的磨浮車間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差，粉塵、石子，皮帶磨損、跑偏和維護(hù)量大的特點(diǎn)嚴(yán)重限制了電子皮帶秤的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。故

公司目前為止一直在使用核子皮帶秤作為鉬原礦計(jì)

量設(shè)備。

3 鉬原礦動(dòng)態(tài)計(jì)量精度的控制

實(shí)踐證明消除和減小核子秤計(jì)量精度的內(nèi)外部影響因素，最好的途徑是核子秤的實(shí)物標(biāo)定，可實(shí)現(xiàn)計(jì)量偏差的修正，準(zhǔn)確的將核子秤的計(jì)量精度控制在±1%內(nèi)，滿足核子秤計(jì)量要求。由于公司核子秤計(jì)量數(shù)據(jù)工藝參數(shù)的重要性，我公司的核子秤標(biāo)定周期調(diào)整為一季度，核子秤標(biāo)定前計(jì)量誤差偏大，標(biāo)定后計(jì)量誤差減小，符合計(jì)量精度要求。下面選取標(biāo)定前后計(jì)量誤差對(duì)比數(shù)據(jù)，如表 1 所示。

表 1 核子秤標(biāo)定前后數(shù)據(jù)對(duì)比

從標(biāo)定前后數(shù)據(jù)對(duì)比，可以看出，標(biāo)定前核子秤計(jì)量誤差在±3%左右波動(dòng)，標(biāo)定后核子秤計(jì)量誤差控制在±1%以內(nèi)，滿足核子秤計(jì)量精度要求，符合核子秤檢定規(guī)程要求，體現(xiàn)了核子秤標(biāo)定在計(jì)量誤差控制中的重要作用。

3.3 核子秤的日常管理控制

核子秤計(jì)量精度的平穩(wěn)控制離不開設(shè)備日常管理控制和作業(yè)人員管理控制。

設(shè)備日常管理控制關(guān)鍵是針對(duì)核子秤故障頻發(fā)點(diǎn)，如放射源有無泄漏或丟失；電離筒有無灰

4.1 標(biāo)定裝置的設(shè)計(jì)

礦石的靜態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)是為了校準(zhǔn)核子秤的動(dòng)態(tài)計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過計(jì)算得出，單次標(biāo)定礦量要求在 1.5t 左右。即在標(biāo)定過程必須先完成

1.5t 礦石的靜態(tài)稱重作為標(biāo)準(zhǔn)量。問題是單次標(biāo)定礦量 1.5t 取礦、下曠、靜態(tài)稱重都是難題，為此，我們自主研發(fā)電子料斗秤來完成標(biāo)準(zhǔn)量的稱重和自動(dòng)下曠。

電子料斗秤標(biāo)定裝置的設(shè)計(jì)重點(diǎn)：（1） 定料斗秤的量程

根據(jù)核子秤檢定條件要求，檢定用的物料應(yīng)不小于最小累計(jì)負(fù)荷 T_min，計(jì)算公式如下：

Tmin≥t1×Qmax= ₃₆₀₀³⁵ ×120t/h=1.2t

式中：t₁—皮帶運(yùn)行 1 圈所需的時(shí)間為 35s；

Q_max—核子秤的最大流量 120t/h。

在此，選 T_min≥1.5t，即料斗的作用是容納 1.5t

左右的礦石。

（2） 定傳感器的量程和精度稱重傳感器是電子衡器的心臟，其精度、穩(wěn)

定性直接影響秤的精度。傳感器選擇原則：

1） 固定載荷 （料斗） + 變動(dòng)載荷 （原礦石）

≤0.6×傳感器的額定載荷 X×傳感器個(gè)數(shù)；即

0.2t+1.5t≤0.6X×4X≥0.71t。

2） 依據(jù)國(guó)際Ⅲ級(jí) 1.5t 電子衡器要求，其分度值 e 為 1Kg，新制作秤綜合誤差應(yīng)小于 0.5e。即

0.5×1Kg=0.5Kg，取傳感器精度為 0.03%，則單個(gè)

傳感器誤差為：y=±1500×0.03%=±0.45。

4 個(gè)傳感器總誤差為：Y=± ^0.45 =±0.225

姨4

顯然 0.225 小于 0.5，經(jīng)上述計(jì)算，可選量程為 1t，精度為 0.03%的 4 個(gè)傳感器。

確定了料斗秤量程可以根據(jù)質(zhì)量 = 體積×密

度的公式計(jì)算出料斗的體積，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出料斗的外形尺寸。稱重顯示儀表品種多，滿足重量輕，體積小，速度快，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

4.2 標(biāo)定裝置的檢定

對(duì)最大秤量 2t，分度值 1kg 的Ⅲ級(jí)電子料斗秤檢定，校定項(xiàng)目有外觀檢查、空秤檢定、偏載檢定、鑒別力測(cè)試及重復(fù)性測(cè)試，檢定數(shù)據(jù)如表 2

所示。

式中：K'—修改的吸收參數(shù)；

K—舊吸收參數(shù)。

就可以確定負(fù)載常數(shù) K 的值，并可認(rèn)為核子秤的精度已滿足要求。

（1） 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物標(biāo)定過程

1） 電瓶車開至給礦圓盤底下，將圓盤內(nèi)礦石

下入電子料斗秤計(jì)量料斗內(nèi)，儀表顯示加料至 1t

左右時(shí)，停止下礦。清理計(jì)量料斗周圍礦石，等儀表顯示值穩(wěn)定后，記錄標(biāo)準(zhǔn)量值。

2） 此時(shí)，使用對(duì)講機(jī)通知核子秤計(jì)量人員消除核子秤 （所標(biāo)定的核子秤） 的累積礦量。校正空載電壓，依據(jù)核子皮帶秤校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。操作完后，使用對(duì)講機(jī)通知下礦。

3） 驅(qū)動(dòng)電瓶車至下礦口，抽取移動(dòng)式電子料

斗秤下方活動(dòng)擋板，模擬正常供礦，放凈礦石并均勻分布于核子秤皮帶上，核子秤進(jìn)行計(jì)量，記錄數(shù)值。

4） 對(duì)比顯示量 （核子秤計(jì)量值） 與標(biāo)準(zhǔn)量

（移動(dòng)式電子料斗秤計(jì)量值），依據(jù)公式計(jì)算相對(duì)誤差，如果誤差在允差范圍內(nèi)再重復(fù)標(biāo)定兩次記錄數(shù)據(jù)；如果超差且在核子秤穩(wěn)定情況下，則調(diào)整吸收參數(shù)，重新標(biāo)定，直至計(jì)算相對(duì)誤差在允差范圍內(nèi)，再重復(fù)標(biāo)定兩次記錄數(shù)據(jù)。

5） 填寫技術(shù)檔案，記錄實(shí)際參數(shù)。

應(yīng)用料斗秤標(biāo)定核子秤的簡(jiǎn)圖如圖 1 所示。

計(jì)量的準(zhǔn)確性和核子秤實(shí)物標(biāo)定過程時(shí)間長(zhǎng)，人員多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，組織困難，易發(fā)生安全事故的問題，每年可節(jié)約人力 120 余人次，人工費(fèi)及材料費(fèi)共累計(jì)節(jié)約 2 萬元以上，有效節(jié)約成本，提高效益。使公司計(jì)量管理向自動(dòng)化方向又邁進(jìn)了一步。

5 鉬原礦動(dòng)態(tài)計(jì)量核輻射研究

核子秤的應(yīng)用給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，但其放射源的安全問題確不能忽視。金鉬股份核子秤放

射源為 Cs¹³⁷，其對(duì)人體有著極大的危險(xiǎn)性，它可破壞人體的組織，也會(huì)引起惡性腫瘤，甚至?xí)?/span>

各類生物遺傳基因產(chǎn)生突變，使細(xì)胞染色體遭到破壞。放射源潛在危險(xiǎn)有放射源的丟失或被盜、放射源的泄漏、作業(yè)人員超劑量輻射等。如果不對(duì)放射源的整個(gè)進(jìn)行有效監(jiān)管，很可能發(fā)生人員傷亡事故，甚至發(fā)生惡性的區(qū)域污染事件。為此，我們對(duì)核輻射安全防護(hù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)做了研究。

5.1 5.1核輻射安全防護(hù)的研究

人體一年 可 承 受 最 大 安 全 輻 射 劑量 為

1000μSv。為了預(yù)防人體在一年內(nèi)輻射累計(jì)劑量超標(biāo)，對(duì)核輻射進(jìn)行防護(hù)隔離，減少輻射接觸。依

據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GBZ 125- 2009 《含密封源儀表的放射衛(wèi)生防護(hù)要求》 放射源應(yīng)有屏蔽防護(hù)措施，距離放射源 1m 處的周圍輻射劑量應(yīng)當(dāng)小于 2.5μSv/h。

為此，在原有放射源外圍再做一個(gè)方錐形的防護(hù)罩，使距離放射源 1m 內(nèi)任何人無法近距離接觸放射源，實(shí)現(xiàn)距離防護(hù)。

使用便攜式放射源輻射劑量檢測(cè)儀對(duì)放射源臨界距離 1m 處的周圍選取 10 點(diǎn)進(jìn)行核輻射劑量檢測(cè)，取 10 個(gè)測(cè)量值的平均值，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)如表 4 所示。