基于元素含量的X射线检测矿浆浓度模拟和试验研究

摘要

在矿浆浓度检测技术领域，X射线的强穿透特性能够克服矿浆中的气泡和煤质等问题，是一种潜在可行的检测矿浆浓度的技术.为克服矿浆中气泡、煤质等干扰因素对浓度检测的影响，研究基于X射线成像的矿浆浓度检测机理并建立模型.首先，为了复现X射线光子穿过矿浆的衰减过程，使用GEANT4工具包模拟X射线光子在矿浆中的输运.随后，对不同灰分的煤进行X射线光电子能谱(XPS)分析，评估元素含量对X射线吸收的影响.通过干煤粉试验和煤泥试验确定了煤和水在矿浆中的吸收系数，并通过试验数据验证了其准确性.结果表明：碳(C)、氧(O)、铝(Al)、硅(Si)和微量元素的X射线吸收强度系数分别为0.003 2,0.004 4,0.006 5,0.006 2和0.000 3.此外，当水分含量超过50%时，水的X射线吸收能力成为主导.最后，建立了不同浓度矿浆的浓度检测模型，并对其进行了验证.模型表明：1 L矿浆中水的相对X射线吸收含量为0.63,煤的相对X射线吸收含量随着矿浆浓度的增加呈指数增长.该研究结果为选煤行业的矿浆浓度检测提供了有价值的见解.

关键词

GEANT4模拟 / 矿浆浓度 / X射线 / 煤泥 / 元素含量

基金资助

安徽省高校优秀青年基金项目(2022AH030085); 国家自然科学基金项目(52104242); 安徽省高校协同创新项目(GXXT-2022-016)