鉬原礦動態(tài)計量的應(yīng)用研究

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

1前言

鉬原礦石的計量數(shù)據(jù)是公司內(nèi)部經(jīng)營結(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)動態(tài)散狀固體物料形式存在,其生產(chǎn)現(xiàn)場動態(tài)計量的應(yīng)用研究一直是公司計量技術(shù)自動化、信息化的研究重點,其計量準確性也是動態(tài)計量的重中之重。

2鉬原礦動態(tài)計量設(shè)備的選擇

在多年的生產(chǎn)實踐中,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,對核子秤和電子皮帶秤的計量性能和實用性對比,最終選擇使用核子秤,公司現(xiàn)有核子秤共計15臺,其中大廠11臺、中廠4臺。

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射線穿過被測介質(zhì)時,其強度的衰減服從指數(shù)規(guī)律。即當γ射線能量一定時,其強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。通過對載有物料時的射線強度進行連續(xù)測量,并與空皮帶時的射線強度測量比較,主機根據(jù)核子秤的負載信號、空帶電壓、負載常數(shù)、輸送機的速度計算出輸送機上物料的瞬時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，積算器將重量信號和速度信號進行處理，得到礦石的瞬時流量和累計重量工藝參數(shù)。

2.2 核子秤和電子皮帶秤實用性比較

核子秤突出優(yōu)點是現(xiàn)場適應(yīng)能力強、維護方便簡單，缺點是放射源輻射危害；電子皮帶秤的突出優(yōu)點是人身無傷害，缺點是現(xiàn)場運行環(huán)境高，日常

維護工作量大。由于安裝原礦計量設(shè)備的磨浮車間現(xiàn)場環(huán)境差，粉塵、石子，皮帶磨損、跑偏和維護量大的特點嚴重限制了電子皮帶秤的現(xiàn)場應(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

量設(shè)備。

3 鉬原礦動態(tài)計量精度的控制

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

表 1 核子秤標定前后數(shù)據(jù)對比

從標定前后數(shù)據(jù)對比，可以看出，標定前核子秤計量誤差在±3%左右波動，標定后核子秤計量誤差控制在±1%以內(nèi)，滿足核子秤計量精度要求，符合核子秤檢定規(guī)程要求，體現(xiàn)了核子秤標定在計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)鍵是針對核子秤故障頻發(fā)點，如放射源有無泄漏或丟失；電離筒有無灰

4.1 標定裝置的設(shè)計

礦石的靜態(tài)稱重數(shù)據(jù)是為了校準核子秤的動態(tài)計量數(shù)據(jù)的準確性。通過計算得出，單次標定礦量要求在 1.5t 左右。即在標定過程必須先完成

1.5t 礦石的靜態(tài)稱重作為標準量。問題是單次標定礦量 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準量的稱重和自動下曠。

電子料斗秤標定裝置的設(shè)計重點：（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)不小于最小累計負荷 T_min，計算公式如下：

Tmin≥t1×Qmax= ₃₆₀₀³⁵ ×120t/h=1.2t

式中：t₁—皮帶運行 1 圈所需的時間為 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） + 變動載荷 （原礦石）

≤0.6×傳感器的額定載荷 X×傳感器個數(shù)；即

0.2t+1.5t≤0.6X×4X≥0.71t。

2） 依據(jù)國際Ⅲ級 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

傳感器誤差為：y=±1500×0.03%=±0.45。

4 個傳感器總誤差為：Y=± ^0.45 =±0.225

姨4

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

確定了料斗秤量程可以根據(jù)質(zhì)量 = 體積×密

度的公式計算出料斗的體積，進一步設(shè)計出料斗的外形尺寸。稱重顯示儀表品種多，滿足重量輕，體積小，速度快，操作簡單的特點。

4.2 標定裝置的檢定

對最大秤量 2t，分度值 1kg 的Ⅲ級電子料斗秤檢定，校定項目有外觀檢查、空秤檢定、偏載檢定、鑒別力測試及重復性測試，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)。

就可以確定負載常數(shù) K 的值，并可認為核子秤的精度已滿足要求。

（1） 現(xiàn)場實物標定過程

1） 電瓶車開至給礦圓盤底下，將圓盤內(nèi)礦石

下入電子料斗秤計量料斗內(nèi)，儀表顯示加料至 1t

左右時，停止下礦。清理計量料斗周圍礦石，等儀表顯示值穩(wěn)定后，記錄標準量值。

2） 此時，使用對講機通知核子秤計量人員消除核子秤 （所標定的核子秤） 的累積礦量。校正空載電壓，依據(jù)核子皮帶秤校準規(guī)范進行零點校準。操作完后，使用對講機通知下礦。

3） 驅(qū)動電瓶車至下礦口，抽取移動式電子料

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

4） 對比顯示量 （核子秤計量值） 與標準量

（移動式電子料斗秤計量值），依據(jù)公式計算相對誤差，如果誤差在允差范圍內(nèi)再重復標定兩次記錄數(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)，重新標定，直至計算相對誤差在允差范圍內(nèi)，再重復標定兩次記錄數(shù)據(jù)。

5） 填寫技術(shù)檔案，記錄實際參數(shù)。

應(yīng)用料斗秤標定核子秤的簡圖如圖 1 所示。

計量的準確性和核子秤實物標定過程時間長，人員多，勞動強度大，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，人工費及材料費共累計節(jié)約 2 萬元以上，有效節(jié)約成本，提高效益。使公司計量管理向自動化方向又邁進了一步。

5 鉬原礦動態(tài)計量核輻射研究

核子秤的應(yīng)用給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益，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，其對人體有著極大的危險性，它可破壞人體的組織，也會引起惡性腫瘤，甚至會使

各類生物遺傳基因產(chǎn)生突變，使細胞染色體遭到破壞。放射源潛在危險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。如果不對放射源的整個進行有效監(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，我們對核輻射安全防護和實時監(jiān)測做了研究。

5.1 5.1核輻射安全防護的研究

人體一年 可 承 受 最 大 安 全 輻 射 劑量 為

1000μSv。為了預防人體在一年內(nèi)輻射累計劑量超標，對核輻射進行防護隔離，減少輻射接觸。依

據(jù)國家標準 GBZ 125- 2009 《含密封源儀表的放射衛(wèi)生防護要求》 放射源應(yīng)有屏蔽防護措施，距離放射源 1m 處的周圍輻射劑量應(yīng)當小于 2.5μSv/h。

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

使用便攜式放射源輻射劑量檢測儀對放射源臨界距離 1m 處的周圍選取 10 點進行核輻射劑量檢測，取 10 個測量值的平均值，現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)如表 4 所示。