DE2214557A1

DE2214557A1 - Verfahren und Vorrichtung für die kontinuierliche Analyse der Zusammensetzung von strömenden Aufschlämmungen oder anderen Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2214557A1
Application number: DE19722214557
Authority: DE
Inventors: Douglas Albert Broken Hill New South Wales Hinckfuss (Großbritannien)
Original assignee: Zinc Corp Pty Ltd
Current assignee: Zinc Corp Pty Ltd
Priority date: 1971-03-25
Filing date: 1972-03-24
Publication date: 1972-10-05
Also published as: US3794836A; GB1344578A; ZA721866B; CA955692A

Description

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P 4626

THE ZINC CORPORATION LIMITED 95 Collins Street,
Melbourne / Australien

Verfahren und Vorrichtung für die kontinuierliche Analyse der Zusammensetzung von strömenden Aufschlämmiingen oder anderen

Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die kontinuierliche Analyse der Zusammensetzung von strömenden Flüssigkeiten, insbesondere Aufschlämmungen, Auslaugflüssigkeiten und sonstigen Flüssigkeiten, wie sie üblicherweise beim Bergbau, in der Verfahrenstechnik und in der chemischen und metallurgischen Industrie anfallen. Die Erfindung betrifft insbesondere die liessung der Absorption von energiereicher γ-Str'ahlung, beispielsweise der γ-Strahlung der Radioisotopen Am und Gd (Am = Anicriciuin, Gd = Gadolinium), d. h. von Strahlung, deren Energie allgemein oberhalb 20 kcV liegt, mittels einer kompakten, robusten Sonde, die in den liauptverfahrensstrom der Aufschlämmung oder einer anderen

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Flüssigkeit eintaucht.

Absorptionsines.suugen werden üblicherweise bei der Analyse von. Elementen mit einer höheren Atomz ah 1 (mit einer Atomz ah 1 von οΐν.^:ίΐ 40 und aufwärts) angewendet. Solche Messungen sind jedoch auf Verfahren besenrankt, in denen die verwendeten Strahlungsquelle·!: und Strahlungsdetektoren außerhalb des Hauptverfahrensstroraes angeordnet sind. In der Regel wird aus dem Hauptverfahrensstron, der analysiert werden soll, eine Probe entnommen*und durch Durchflußzollen geleitet, in denen die Absorptionsmessungen durenge führt werden. Solche Probeentnahmesysteme weisen lange Rohrleitungswcge, Pumpeinrichtungen, Einrichtungen zum Zerlegen der Probe und Gleichdruckbehälter auf. Sie sind teuer und zu ihrer Instandhaltung ist in der Regel ein großer Aufwand erforderlich. Darüberhinaus besteht die Gefahr, daß das untersuchte Probematerial für den Mauptverfahrensstrom nicht repräsentativ ist.

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Cc;'.c:.:.t.and der vorliegenden !Erfindung ist nun ein Verfahren für die kontinuierliche Analyse der Zusammensetzung von strömenden AufschJii 1.'.UUIi,'leu und anderen Flüssigkeiten, das dadurch gekennzeichnet ist, dar; Dan in eine Zone des Hauptvorfuhrensstroraes der Aufs Ciilu::;!:un;; oder &;r nüs.si ykoi t eine ein tauchbare Absorptiopssc-u.c cintaucnt, die eine radioaktive Quölle für γ-Strahlun;; einer iiner- ί,χο obernalb 20 keV und einen Strahlungsdetektor enthält,, wobei die i-traiiluii;_}5(_;uelle und der Strahlungsdetektor innerlialb der Zone j ji eiiiom solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß der iiauptverfahrensstroin zwischen ihnen "hindurchfließen kann.

Die AufscLla;i,i;,u;i;; oder die Flüssigkeit liegt innerhalb der Zone, in welche die Sonde eintaucht, vorzugsweise in einem turbulenten St rur.iunj;szustand vor und ist. praktisch luftfrei oder hat nur einen ₄ ⁿ,eringen 'Jeiialt an huft. Als Stranlunjscjuelle kann beispielsweise eines der Radioisotope Ära ' und CId ^J" verwendet werden. Bei den StranJun^ödetektor nandelt es sicii vorzugsweise um einen I.'atriuuj odid-Szinti llatioiiskristall.

Lin weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtiiü;;, die aus einer eintaucnbaren Absorptionssonde für die kontinuierliche Analyse der Zusammensetzung von Aufschlänmungen und anderen flüssigkeiten bestelit, und die gekennzeichnet ist durch ein eintauchbares Gehäuse für die radioaktive Quelle, eine innerhalb, dieses Gehäuses befestigte radioaktive Quelle, ein ein-· tauchbaro:; Gehäuse für den Strahlungsdetektor und einen innerhalb

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dieses Gehäuses befestigten Strahlungsdetektor, wobei das'Gehäuse für die radioaktive Quelle und das Gehäuse für den Strahlungsdetektor durch Stütz- und Ausrichtungsstreben in einem solchen Abstand voneinander gehalten werden, daß die Aufschlämmung oder die Flüssigkeit zwischen diesen Gehäusen frei fließen kann.

Vorzugsweise läßt, man ein paralleles Strahlenbündel der Strahlungsquelle eine vorher festgelegte Weglänge durch die Flüssigkeit passieren. Diese Weglänge kann entsprechend den jeweiligen Eigenschaften des untersuchten Materials variiert werden. Der primäre Kollimator der Strahlungsquelle ist vorzugsweise auf einen sekundären Kollimator vor und benachbart zu dem Strahlungsdetektor ausgerichtet. Der primäre und der sekundäre Kollimator stellen vor- . zugsweise zylindrische öffnungen in den Bleipanzern innerhalb des Gehäuses für die radioaktive Quelle bzw. des Gehäuses für den Strahlungsdetektor dar. Die Stütz- und Ausrichtungsstreben oder -anlcnkglieder können in "Längsrichtung einstellbar sein. Gewünschtenfalls kann der Gesamtaufbau so sein, daß eine starke Vereinfachung der Installation und eine Fahr- bzw. Tragbarkeit erzielt wird.

Ein durch die vorliegende Erfindung erzielter wesentlicher Vorteil besteht darin, daß es damit möglich ist, die Absorption der Strahlung in der Nähe der Absorptionskanten der bestimmten Elemente zu messen, ohne daß aus dem Strom eine Probe entnommen v/erden muß.

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Für solche Absorptionsmessungen, sind verhältnismäßig !cioine ΐΰ:= /;" längen erforderlich und außer nach dem erfindungsgornaßen Vorfahren können solche kleinen lieglängen nur noch mit Hilfe von Durch" flußzellen bzw. -küvetten erzielt werden. Durch die vorliegende Erfindung ist es nicht mehr erforderlich, Proben zu entnehmen> der Aufwand für die Instandhaltung wird minimal gehalten^ indem man das Auftreten der üblichen Schwierigkeiten vermeidet, die i:;i.1; den Holzsplittern (von der Bodenholzausklcidung) zusammenhängen, welche Verstopfungen in den Gleichdruckbehältern, in den Jiiririchtungen zum Zerlegen der Probe und allgemein in den Probeentnahme·- leitungen verursachen. In letzteren treten natürlich auch Verstopfungen auf, die von den Feststoffen herrühren, die sich aus den Aufschlämmungen abscheiden. Ein weiterer Vorteil, der durch die vorliegende Erfindung erzielt wird,besteht darin, daß durch das Eintauchen des Strahlungsdetektors in die Flüssigkeit die nachteiligen Einflüsse der Änderungen dar Temperatur der umgebenden Luft auf die Genauigkeit im wesentlichen-eliminiert werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß aufgebaute cintauchbare Absorptionssonde, deren Größenabmessungen in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben sind;

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Iig. 2· und 3 eino Ausführungsform dor erf indim^s «ciaäßen Sonde, die. besonders gut o.c eignet ist Tür die Durchführung von Absorptionsmessungen in den Oberschichten der Flüssigkoitskörper, ohne daß dabei die Querbewegungen dieser Oberschichten einschränkt werden; ein Anv/enduiH'S zweck der Sonde dieser' Auf··

die Elemeiii.f.ranalyse des haus besteht darin, Absorption smes sungc-n für/Hber lau fs vom P.eclienklassifikatoren durchzuführen; dabei stellt die Fiji;. eine Seitenansicht (Aufriß) und .die Fig. 3 eine ebene Draufsicht auf diese Aus füh rungs forin der Erfindung dar;

Fig. 4 eine scheinatische Ansicht des Querschnitts der in Fig. 1 dargestellten Sonde in in eine Flotationszelle eingetauchtem Zustand und

Fig. 5 und 5A scheinatische Ansichten eines Querschnitts bzw. einer ebenen Draufsicht auf die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Sonde in in ein Rechenklassifikatorbad eingetauchtem Zustand.

In der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung ist eine radioaktive Quelle 10 in einer in einem Bleipanzer 11 ausgesparten Vertiefung angeordnet und sie wird durch eine Verschlußschraube 12 in der richtigen Stellung festgehalten. Der Bleipanzer 11 ist von dem Gehäuse für die radioaktive Quelle umgeben. Innerhalb des Panzers 11 ist eine zylindrische Öffnung 14 vorgesehen, die den primären ·

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Kollimator darstellt, und das linde des Kollimators 14 ist durch einen l'lexiglasstopfen 15 verschlossen.

In einem Gehäuse 17 ist ein Strahlungsdetektor«16 angeordnet und dieses Gehäuse umgibt auch einen Bleipanzer 18. In dem lileipanzcr 1G ist in Form einer zylindrischen Öffnung ein sekundärer Kollimator 19 vorgesehen und das linde des Kollimators 19 ist durch einen Plexiglasstopfen 20 verschlossen.

Die Gehäuse 13 und 17 sind in einen solchen Abstand voneinander angeordnet, daiS zwischen dem primären und sekundären Kollimator 14 und 19 ein Hohlraum 21 für die Flüssigkeit entsteht. Die Gehäuse 13 und 17 werden durch Stütz- und Ausrichtungsstreben 22 und 23, von denen zwei oder mehr vorhanden sein können, in ihren relativen Lagen zueinander festgehalten. Gewünschtenfalls können diese Streben 22 und 23 in Längsrichtung einstellbar sein, so daß der Abstand zwischen den Gehäusen 13 und 17 variiert werden kann. Die Gehäuse 13 und 17 können aus Stahl, rostfreiem Stahl, Polyvinylchlorid oder einem anderen korrosionsbeständigen 2>Iaterial hergestellt sein,

Y.'ährcnd des Betriebs ist die Vorrichtung in die Aufschlämmung oder eine andere Flüssigkeit, die untersucht werden soll, eingetaucht und die Intensität der durch den Weg 21 innerhalb der Aufschlämmung oder der Flüssigkeit hindurchtretenden Strahlung wird

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mittels des Strahlungsdetektors gemessen.

Typische Größenverhältnisse der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung sind folgende: ■ · ■

Tabelle I

Größe Eiiitauchbare Absorp»

(vgl.Fig. 1) 'tionssonde bei Vciwen

dung von Ga ^Λ--^>-

A 5,7 2 cm (2,25 inches)

B 6,35 cm (2,5 inches)

C 5,7 2 cm (2,25 inches)

D variabel zwischen

1 ,27 und 12,70 cm (0,5 bis 5 inches)

In der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Vorrichtung ist die radioaktive Quelle 10 von einem Bleipanzer 11 umgeben, der in ein Gehäuse 13 eingepaßt istjund die Strahlung aus'der Quelle 10 tritt durch den Kollinator 14 aus. Der Strahlungsdetektor 16 ist von dem Gehäuse 17 umgeben und am Ende des Gehaus.es 17 gegenüber dem Gehäuse 13 ist ein Szintillationskristall 25 vorgesehen. Die Gehäuse 17 und 13 werden durch Streben 26 und Bügel 27 im Abstand voneinander gehalten. Bei dieser Anordnung sind das die radioaktive Quelle 10 enthaltende Gehäuse 13 und das Ende des den Strahlungsdetektor 16 enthaltenden Gehäuses 17 in die Flüssigkeit

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eingetaucht» Diese Anordnung eignet sich besonders gut für die Durchführung von Messungen in den Oberschichten von Flüssigkeiten körpern.

Die Fig. 4 der beiliegenden Zeichnung stellt ein typisches Anwendungsbeispiel dar, bei dem eine eintauchbare Absorptionssonde

in des in der Fig. 1 dargestellten Τ}φ3 in/den Pulpenhauptverfalirensstrom in der Analysescne 35 einer Flotationszelie 31 eingetauchtem Zustand dar. Die Tulpe 30 strömt in der Zone 35 turbulent und xst praktisch frei von Luft« Die Turbulenz wird erzeugt.durch den Austritt der Pulpe aus dem Zuführungsrohr 32 in das abgegrenzta Volumen der Analysezone 35. Der praktisch luftfreie Zustand wird dadurch sichergestellt, daß man verhindert, daß Luft in das Pul-' peneinführungsrohr 32 eintritt, und den Austritt aus dem Fainführungsrohr 32 unter die Oberfläche der Analysezone 35 legt, um zu verhindern, daß mit der einströmenden Pulpe Luft eingeführt wird. Das Schaumablenkblech 34 und die allgemeine Strömung der Pulpe aus der Analysezone 35 verhindern, daß Luft aus der Flotationsanordnung 33 in die Analysezone 35 eintritt. Die Pulpe fließt kontinuierlich durch den Raum 21 zwischen den Gehäusen 13 und 17, und die Strahlungsabsorption wird kontinuierlich (fortlaufend) gemessen, um beispielsweise den Bleigehalt zu bestimmen.

In der in den Fig. 5 und 5A dargestellten Anordnung ist eine -sin«- tauchbare Absorptionssonde des in den Fig. 2 und 3 "dargestellten Typs in die Oberschichten dar Aufschlämmung 30 in einem Rechenklassifikatorbad 37 eingetaucht. Die Aufschlämmung 30 läuft übar die Überlaufrinne 38 in das Gerinne 39. Die Aufschlämmung 30 fließt kontinuierlich durch den Raum zwischen den Gehäusen 13 und 17, und die Strahlungsabsorption wird kontinuierlich gemessen, um beispielsweise den Bleigehalt zu bestimmen.

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Typische Ergebnisse, die mit der erfindungsgsinäßen Absorptions sonde bei verschiedenen Aufschlaiumungstypen in den Minen von Tue Zinc Corporation (Z.C.) und New Broken Iiill Consolidated Limited (N.B.Ii.C.) in Broken hill, New South Wales, Australien, erhalten wurden, sind folgende:

Effektivfehler
(Prozentualer

Bereich des Quadratwurzel-Bleigehalts fehler) des Kcoelations-
Strom in % Bleigehaltcs kocffizient Blei in %

Z.C- 11,7-28,7 Flotationsausgangs- material

0,44

0,98

log N_pb *

N.B.H.C-Flotationsausgangsmaterial

6,3- 9,4

0,41

0,82

A₂ log N_D ♦

A₁ log N_pb

A₂ log N_J} +

Np, = Werte der Bleiimpulsfrequenzmessung

N_n = Werte der Dichte-Imp ulsfrequenzmessung

A₁, A₂, A, = Konstanten

Die Genauigkeit der erhaltenen Ergebnisse ist im Vergleich zu derjenigen, die bei anderen Absorptionsverfaiiren erhalten wird, großer, Darüberhinaus bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil einer vergleichsweise einfachen Installation und eines robusten Aufbaus und der Betrieb ist demzufolge billiger und die Instandhaltung ist weniger aufwendig.

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Claims

ι -

IL ϋ JL-P 21„.T-„ JLJJ _~L ρ r ü c h c

.^Verfahren für die kontinuierliche Analyse der Zusammensetzung von Aufsciilämrnungen und anderen Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine Zone des Iiauptverfahrensstrorios der Aufschlämmung oder Flüssigkeit eine cintauclibaro Absorptionssonde eintaucht, die eine radioaktive Quelle für γ-Strahlung einer Energie oberhalb 20 keV und einen Strahlungsdetektor enthalt, wobei die radioakti\^re Quelle und der Strahlungsdetektor in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß der Iiauptvorfahrensstroia zwischen ihnen hindurchfließen kann.

2. Verfaliren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Aufschlämmung in der Zone turbulent fließt und daß sie praktisch frei von Luft ist oder nur einen geringen Gehalt an Luft hat. ■

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Straiilungsheg von der radioaktiven Quelle zu den Strahlungsdetektor durch den Verfahrensstrom in¹, wesentlichen gerade ist.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsenergie der radioaktiven Quelle in der Näne der Absorptionskante dos zu bestimmenden

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Elementes liegt.

Γι. Verfahren λ ach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der radioaktiven Quelle und dem Strahlungsdetektor variabel ist.

6. Verfahren nach mindestens einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als radioaktive Quelle das Radioisotop Gd verwendet wird und daß der Bleigehalt der Aufschlämmung bestimmt wird.

7. Lintaucnbare Absorptionssonde für die kontinuierliche Analyse der Zusammensetzung von strömenden Aufs chi äiamun gen und anderen 1lüssigkeiten, gekennzeichnet durch ein eintauchbares Gehäuse (13) für eine radioaktive Quelle., eine innerhalb des Gehäuses befestigte radioaktive Quelle (10), ein eintauchbares Gehäuse (17) für einen Strahlungsdetektor und einen innerhalb des Gehäuses befestigten Strahlungsdetektor (16), wobei das Gehäuse für die radioaktive Quelle und das Gehäuse für den Strahlungsdetektor durch Stütz- und Ausrichtungsstreben (22, 25) in einem solchen Abstand voneinander gehalten werden, daß die Aufschlämmung zwischen den Gehäusen frei fließen kann.

8. Isintauchbare Absorptionssonde nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen innerhalb des Gehäuses (13) für die radioaktive

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Quelle befestigten Bleipanzer (11), eine in dem Bleipanzer vorgesehene Aussparung und eine in dieser Aussparung angeordnete radioaktive Quelle (10).

9. Eintauchbare Absorptionssonde nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung der radioaktiven Quelle (10) einen primären Kollimator (14) in dem Gehäuse (13) für die radioaktive Quelle und einen sekundären Kollimator (19) in dem Gehäuse (17) für den Strahlungsdetektor passiert, wobei der primäre und der sekundäre Kollimator aufeinander ausgerichtet sind.

10. Eintauchbare Absorptionssonde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die primären und sekundären Kollimatoren (14,19) von zylindrischen öffnungen in den Bleipanzern (11,18) innerhalb der jeweiligen Gehäuse (13,17) gebildet werden.

11. Eintauchbare Absorptionssonde nach .mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz- und Ausrichtungsstreben (22,23) in Längsrichtung einstellbar sind.

12. l.intauchbare Absorptionssonde nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) für die radioaktive Quelle praktisch senkrecht zu dem Gehäuse (17) für den Strahlungsdetektor angeordnet ist.

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13. lUntauchbare Absorptionssonde nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, da." das Gehäuse (13) für die radioaktive Quelle in praktisch horizontaler Ausrichtung zum unteren linde des Gehäuses (17) für den Strahlungdetektor befestigt ist.

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