在线中子活化煤质分析仪在煤矿的应用
时间:2009-5-11来源：中国煤炭网
在线煤质分析仪应用于煤炭业已有20多年的历史，其稳定的销量足以证明其价值。在线分析仪通过提供实时信息为煤厂各煤种的质量控制和生产管理提供了极大的帮助，如果依赖化验室，这些数据只能在采样后的数小时甚至数天后才能得到。
近年来，随着经济下滑，生产优化和料堆控制变得尤为重要。煤炭业的持续下滑导致该行业重新关注煤炭质量管理，从而提高客户满意度最终增加煤炭销量。同时也提高矿区资源的有效利用，使原先认为煤质不达标的资源可以有选择地开采。为达到上述目的，煤炭生产商和煤炭用户开始寻找更为经济且仍然高精度煤质分析仪。随着人们对环境的日益关注，特别是对硫释放的关注导致法律对污染控制更加严格。新近设计的皮带在线中子活化煤质分析仪（PGN AA）恰好可以满足上述要求。
1在线煤质分析技术与设备
1.1双能量伽玛传输技术（DUET）
DUET仪器|仪表自20世纪80年代早期上市以来，已成为在线煤质监测设备家族中的重要一员。该设备价格相对低廉，安装便捷，可以直接在皮带上进行在线煤质分析，只要是分析固定煤种，DUET分析仪测定煤质灰分就可以达到相当的精度。它利用两个γ射线源贯穿煤层而测量灰分。对给定的煤种，该设备的测定精度为：一个标准偏差下0.5%～1%。该设备的主要缺点是其标定与煤种有关，特别是在灰中的铁和钙元素变动很大的情况下。
该设备的用途包括：监测运送到选煤厂的原煤；监测洗净的精煤；给选煤厂提供反馈信息；通过混煤优化资源利用，使之达到一定的质量目标；监测送往用户的煤质是否达到合同要求的质量。
1.2自然伽玛射线技术
另一种广泛使用的简单的分析仪能够测定煤中的自然放射性大小，并将其与灰分联系起来。这种煤质分析仪不需要放射源，对影响DUET系统的铁和钙元素的变化不敏感。
然而，作为一种“被动”的系统，该分析仪的精度大约只为1%～2%，其理想应用是测量厚煤层的灰分，例如原煤输送机或选煤厂入料输送机上的煤质，在煤层很厚时，这仍然是测定
灰分的唯一技术。然而，该分析仪同样与煤种有关，因为它依赖与灰分相关的自然伽玛放射素的存在（如钾）。
1.3快速伽玛中子活化分析技术（PGNAA）
为满足市场上对具有高精度却与煤种无关的灰分仪的需求，上世纪80年代中期开发了首台PGNAA旁线分析仪。该分析仪最常用于电厂配煤控制，以及选煤厂控制和煤的分选和销售煤的质量控制。除了测定人们通常感兴趣的灰分，水分，发热量以外，还可以测定灰分中的硫分，美国清洁空气法案要求电厂对SO 2的排放进行控制，该分析仪也可以测定对锅炉结焦有影响的Na和Cl。
这种旁线分析仪需要采样设备把煤从皮带上采初样。煤样通过垂直溜槽进行中子照射分析。在几分之一秒的时间内，吸收的能量以伽玛辐射的形式释放出来。由于每一元素具有特定的伽玛射线光谱，光谱可以拆解成组成元素的光谱，从而确定煤中的元素成分。。该技术与煤种无关，所以很有吸引力。
元素分析通过计算组合，可以得出灰分，发热量和挥发分。该分析仪对灰分的分析精度0. 25%～0.4%。
该分析仪本身价值数十万美金，而且配套的采样和传输系统也价格不菲，这就限制了分析仪的广泛使用。
2PGNAA皮带在线分析仪的应用
直到最近，把PGNAA直接用于在线测量输送机上的煤质测试才获得成功。实验结果虽不能达到通常旁线PGNAA分析仪低于0.4%的精度，但使得系统成本大为降低。理论计算表明，溜槽通过式的PGNAA分析仪不存在皮带在线分析时受到煤层厚度变化和煤质垂直方向分布不均匀的问题。
与PGNAA旁线分析仪相比，PGNAA在线分析仪的优势体现在该设备不需要安装采样楼，可以直接放在主皮带上使用。因此，大大节省了采样和传输设备的安装和维护成本。除此之外，也避免了采样偏差，因为在线分析仪是对整个煤流进行分析。
除了煤层很厚的现场之外，在线分析仪可以在任意位置安装。在煤层厚度超过35cm，使用通过自然放射性来测定灰分的分析仪仍然是合适的。
PGNAA在线分析仪的适用性意味着它可以分析各种不同的煤种，工厂试验已经证明了其准确测定煤质的能力。由于该设备能够准确、实时地分析灰分、水分、硫分、发热量、灰分中的氧化物和其他参数，能进行更好的配煤和选煤。因此，降低了工厂的生产成本。分析结果可以实现每两分钟更新一次，便于工厂相应进行快速调节。
3皮带在线分析仪的发展
3.1工厂测试
以PGNAA旁线分析仪的技术为基础，加上经济、可靠和高速的现成的电脑处理芯片，克服了早期PGNAA在线分析仪遇到的困难。工厂测试首次表明可以对输送机上煤质成分的变化进行修正补偿，基于此结果，就可以进行分析仪的现场试验了。
3.2现场试验
2000年3月，Scantech公司在澳大利亚昆士兰州进行了COALSCAN9500X型PGNAA在线分析仪的商业化现场试验。在现场，卡车把煤运到料仓中，然后三级破碎机把煤加工成最大粒度为90mm。分析仪安装在破碎机之后的1050mm宽的输送机上，把煤送入1000t的料仓。皮带上煤层在厚度100～400mm之间变动。分析仪后面装有皮带刮扫式自动采样系统，煤可以直接从缓冲仓装到火车上或者地面运输至电厂，电厂的自动采样系统测定每个班的结果，并与分析仪的分析结果相比较以进行核实，这是PGNAA分析仪的典型应用。
通过动态采样可以检验仪器在工厂里按静态煤样所作的标定是否准确。将所有的动态采样均按双倍收集以评估采样误差，化验室的误差，以及分析仪误差。当年进行了6次采样比较，使分析仪涵盖了一系列不同煤种、煤厚以及皮带垂直方向上不均匀的分布。每次采样比较会收集10份双倍样本，送到两个权威化验室进行分析。因此每一样本会有三个结果（分别来自化验室1、化验室2和分析仪）。由于一些外部因素的影响，每次收集的样本数量比预定的30个（10×3）要少。
3.3现场试验的结果
每个样本均在PGNAA分析仪后的某一位置由皮带刮扫双倍收取，奇数样本送往化验室1，偶数样本送往化验室2，每90秒采样一次，根据选煤厂的工作状况，样本在1～3小时内采完，每次采样均依照ASTM标准。
尽管该试验原先并不研究采样和化验室的精度，但任何一项新技术都必须与现有的方法进行比较，再来讨论彼此之间有哪些不同。两个样本分析结果的不同使检验分析仪标定结果变得更加不确定。样本按照GRUBBSESTIMATOR方法进行评估。
双倍收集样本提供了公平、独立地评估化验室和分析仪的误差手段。事实上，由于试验中动态样本的收集特别仔细和严格，化验室结果的准确性很可能优于日常进行的传统化验结果。我们预见分析结果会有发散分布，但是7月份两组化验室结果的灵敏性不同，8月份出现了偏移误差。化验室结果的不可靠性增加了需要用现场数据标定分析仪的困难，两组化验室灰分结果的标准偏差是1.02%。如果这一结果是在线分析仪和化验结果的偏差，通常是不能被接受的。
表1皮带在线分析仪灰分精度的Grubbs估算值（略）
通过GRUBBSESTIMATOR方法可以单独估算分析仪精度以及每一个化验室的精度。表1汇总了这些估算精度，分析仪的估算精度高于化验室的估算精度。
数据中有明显的偏离点，因此在舍弃了这些偏离点数据后对估算精度重新进行了计算。舍弃这些数据采用两级步骤，即分别对35个样本，32个样本以及全部36个样本进行了评估。分析仪的灰分估算精度达到了0.25%，对适当标定的PGNAA分析。
企业简介 红外线快速煤质分析仪操作规程 一、日常操作 1、打开5E-MACⅢ仪器主机电源，连接好加温电源，启动电脑、打印机，仪器预热半小时。 2、打开氧气、氮气钢瓶阀门。出口压力调节为0.1Mpa。 3、启动测试程序：5E-MACⅢ红外快速煤质分析仪测试系统 4、点击【系统设置】打开系统设置窗口，检查系统设置，（一般设置为：快速法：水分：120℃恒温5分钟；挥发分：900℃恒温7分钟；灰分：860℃恒温25分钟）设置正确的参数后，按确定返回。 5、点击【开始测试】，输入相关的试样信息后，点击【下一步】进入测试窗口 6、给每个坩埚加好坩埚盖后，盖上仪器上炉盖，点击【称水挥灰空坩埚加盖重】，称量完毕，系统提示移去坩埚盖，（注：包括0号坩埚，盖子的顺序不能错位。）确定移去坩埚盖后，系统自动称量空坩埚重。空坩埚称量完毕，系统提示放置试样（注：0号坩埚不能放样,样重一般为0.6～1.0克），放样完毕，盖上仪器上炉盖，点击【称水挥灰样重】，称量完毕系统提示开始分析，点击【水挥灰开始分析】进入分析 7、开始加热高温炉（系统会自动打开氮气阀，向高温炉内通氮气，气体流量控制在4～5L/min）先将高温炉加热到设定温度并恒温到设定时间之后，称量坩埚，系统报出水分测定结果,水分分析结束。然后进入挥发分测试阶段：系统提示加坩埚盖，（注：包括0号坩埚，盖子的顺序不能错位。）加盖完毕，氮气继续打开，(气体流量控制在4～5L/min）高温炉加热至900℃恒温7分钟，系统提示打开仪器上炉盖，降温至350℃恒温15分钟，然后称量，报出挥发分测试结果，关闭氮气，挥发分分析结束。转入灰分测试阶段：提示移去坩埚盖，确认移去坩埚盖后，盖上仪器上炉盖，系统自动打开氧气阀，(气体流量控制在4～5L/min)高温炉继续加热至860℃并恒温25分钟后，开始称量坩埚，系统报出灰分测定结果，灰分分析结束，并打印结果或报表（如果在系统设置中设置了打印）。 8、实验结束后，点击【水挥灰停止实验】退出程序，打开仪器炉盖降温，关闭仪器主机电源，关闭电脑、打印机；关闭氧气、氮气钢瓶。 二、注意事项 1、当气体钢瓶气压≤1Mpa时，需更换气体。 2、在系统设置中，各个温度点的恒温温度、恒温时间可自行设定。 3、在放试样时请戴上清洁、干燥的工作手套，放样要均匀，并且要轻轻摇动坩埚使试样均匀分布在坩埚底面；0号坩埚做校正用，不放试样；放多种试样时，极干燥的样品后放入；本仪器配有专用的试样勺，试样勺使用前应是干燥的，每次放一个试样后必须清洁干净后再放另一试样。 页脚内容1
中子活化分析的应用情况 王家豪PB5061384 摘要就中子活化分析的应用情况的评述, 包括中子活化分析技术在考古学、土壤科学、地质学、环境分析、材料行业和流行病学，食品安全，法医学等领域中的应用。 关键词中子活化分析应用考古学土壤科学地质学环境科学材料流行病学 前言 中子活化分析（NAA）具有很高的的准确性和可靠性，其准确度在5％左右，相对精度通常优于0.1％[1]。NAA可以测定多达74种元素，并且检测限很低，从1～106ng/g不等。其还具有样本量小（1-200mg）,不必用化学试剂处理样品，对样品无损等优点。中子活化分析的应用已经有相当长时间的历史，自从1936年被Hevesy 和Levi发明后不久就得到了广泛应用，并且相对成熟。虽然现在已经有了ICP-AES和PIXE等方法，但是由于NAA的独特优点，其目前的全球应用仍非常广泛行分析。因此本文对中子活化分析的应用情况进行介绍，包括考古学、土壤科学、地质学、环境分析、材料行业和流行病学，食品安全，法医学几个方面。 1.考古学 使用中子活化分析来确定文物标本（如陶器[2,3]，黑曜石[4]，燧石[5]）等的元素特征，并将其与对应文物的来源联系起来。在过去的十数年中，考古学家通过对42,000多个标本中的大约三十种元素的分析，已经积累了大量的粘土，黑曜岩，燧石和玄武岩的化学指纹数据库。这些数据库与强大的多元统计方法（即主成分分析，因子分析，判别分析和马氏距离概率）相结合，可以使很多考古文物的来源具有高度的可信性。这些来源信息可以帮助考古学家重建史前人类的习惯。在中国的考古界主要用于对陶瓷类文物的分析，具体的有对于陶瓷年代的鉴定[6]，古瓷的着色机理[7]，同一产地出产陶瓷的年代划分[8]，陶瓷起源的探究等[9,10]。 2.土壤科学 农业上需要使用大量的化学品如化学肥料，除草剂，杀虫剂等，其中难以降解的化学物质被雨水冲刷后可进入土壤或随水流移动，用稳定的示踪剂（溴化物等）来标记这些化合物，，再用NAA来分析土壤，土壤学家可以量化在各种环境和土地利用影响下的农用化学品的分布。在1998年一项研究中，作者应用低浓度的Br作为示踪剂，研究了农业小分子化学物质渗入深层土壤的路径和这个过程中在什么深度会有最大的残留量等[11]。 3.地质学 通过中子活化分析对岩石样品中的稀土元素和其他微量元素进行分析，可以帮助地球化学家研究不同岩石的形成过程。除了对地球化学过程进行建模之外，中子活化分析在地质学上的其他应用还包括矿床的定位和地质事件的分析。例如，近年来我国活化分析工作者与地质学家合作, 发展了深部隐伏矿探测的“地气法”, 即通过收集和测定深部矿体金属气溶胶经地壳毛细作用, 升至地面的气体中的多种痕量元素, 推断矿体的存在。通过NAA在意大利和丹麦发现形成于6500万年前的石灰石矿床中异常高浓度的铱，该研究结果支持这样的理论，即在大型陨石撞击地球之后不久就发生了恐龙的灭绝。此外，通过NAA对地质样品中某些特定元素的分析, 可以为火山成因说、混合说等不同地质模型提供证据。NAA还可广泛用于陨石学研究, 宇宙尘的研究, 宇宙成因的研究等。
ＳｅｒｉｅｓＮｏ.406Ａｐｒｉｌ 2010 金 属 矿 山ＭＥＴＡＬＭＩＮＥ 总第406期 2010年第4期 ＊国家创新方法工作专项(编号:2008ＩＭ021500),四川省科技条件平台项目(编号:2008ＧＺ0040,2008ＧＺ0197)。 杨剑波(1973—),男,成都理工大学核技术与自动化工程学院,博士研究生,610059四川省成都市成华区二仙桥东三路1号成都理工大学先达信箱。 蒙特卡罗法确定水泥在线中子活化分析样品参数 ＊ 杨剑波1 庹先国 1,2 李 哲1 穆克亮1 罗耀华1 牟云峰 3 (1.成都理工大学;2.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室;3.中国工程物理研究院)摘 要 针对成都理工大学核地球物理与地球化学研究室研制的在线瞬发γ中子活化分析(ＰＧＮＡＡ)装置,利用ＭＣＮＰ程序对水泥样品进行模拟计算分析,得到瞬发γ射线产额随样品厚度和样品形态(块状、颗粒、粉末等)的变化关系。根据模拟结果,确定样品厚度以17ｃｍ为宜,并应在在实际分析前将水泥生料粗加工成细颗粒状。 关键词 蒙特卡罗法 ＭＣＮＰ 瞬发γ中子活化分析 水泥样品参数 ＣｅｍｅｎｔＳａｍｐｌｅＰａｒａｍｅｔｅｒｓＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｉｎＯｎ-ＬｉｎｅＰｒｏｍｐｔＧａｍｍａ ＮｅｕｔｒｏｎＡｃｔｉｖａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｗｉｔｈＭｏｎｔｅ-ＣａｒｌｏＭｅｔｈｏｄ ＹａｎｇＪｉａｎｂｏ1 ＴｕｏＸｉａｎｇｕｏ1,2 ＬｉＺｈｅ1 ＭｕＫｅｌｉａｎｇ1 ＬｕｏＹａｏｈｕａ1 ＭｏｕＹｕｎｆｅｎｇ 3 (1.ＣｈｅｎｇｄｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ;2.ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｈａｚａｒｄＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎ＆ ＧｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ;3.ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ) Ａｂｓｔｒａｃｔ ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｏｍｐｔｇａｍｍａｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ(ＰＧＮＡＡ)ｓｙｓｔｅｍｄｅｖｉｃｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｔｈｅｎｕｃｌｅａｒｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｒｏｏｍ,ＣｈｅｎｇｄｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,ＭＣＮＰｐｒｏｃｅｓｓｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｓｉｍｕ-ｌａｔｅａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｃｅｍｅｎｔｓａｍｐｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ.Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｒｏｍｐｔγｙｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｓａｍｐｌｅ'ｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｓｈａｐｅ(ｍａｓｓｉｖｅ,ｇｒａｎｕｌｅｓ,ｐｏｗｄｅｒｓ,ｅｔｃ.)ｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ.Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ,ｔｈｅｏｐ-ｔｉｍａｌｓａｍｐｌｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｂｅ17ｃｍａｎｄｔｈｅｃｅｍｅｎｔｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｓｈｏｕｌｄｂｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｉｎｔｏｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｂｅ-ｆｏｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆＰＧＮＡＡ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｍｏｎｔｅ-Ｃａｒｌｏｍｅｔｈｏｄ,ＭＣＮＰ,Ｐｒｏｍｐｔｇａｍｍａｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ,Ｃｅｍｅｎｔｓａｍｐｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 瞬发γ中子活化分析(ＰｒｏｍｐｔＧａｍｍａＮｅｕｔｒｏｎＡｃｔｉｖａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ,ＰＧＮＡＡ)的基本原理是通过被测 样品中各元素的原子核俘获中子,瞬时(<1014ｓ)发射特征γ射线,根据射线的能量和强度,对相应 元素进行定性和定量分析[1] ,瞬发γ射线越多对元素分析越有利。在实际应用中,为寻求最大的瞬发γ射线产额,需对在线分析装置进行最优化设计。由于中子源裂变时发出的中子、γ射线等对人体危害大,因此在中子源辐照下来优化设计分析装置的各种参数,不仅费时费力,而且也很不安全。20世纪70年代,国外数值模拟技术发展成熟,逐步用计算方法代替部分实验;80年代末90年代初,国内也逐渐开始了此方法的研究工作。在核技术应用领域,国内外不少专家运用蒙特卡罗模拟方法计算了ＰＧＮＡＡ问题,例如Ｃ.Ｏｌｉｖｅｉｒａ等[2] 优化设计了分析 水泥生料的ＰＧＮＡＡ仪器,Ａ.Ａ.Ｎａｑｖｉ等[3] 研究了不同中子源下的ＰＧＮＡＡ系统性能,我国学者张锋等[4] 研究了蒙特卡罗方法在中子活化在线分析系统设计中的应用,他们在ＰＧＮＡＡ研究方面都取得 了一些有价值的成果。但是,ＰＧＮＡＡ系统性能参数的优化还有很多研究工作要做。在水泥实际生产过程中,水泥生料的形态一般为块状、颗粒、粉末等,在 进行ＰＧＮＡＡ分析时,如何强化热中子与水泥生料之间的(ｎ,γ)反应,还有待对水泥生料开展进一步研究。本研究利用蒙特卡罗方法(ＭＣＮＰ程序),对成都理工大学核地球物理与地球化学研究室研制的在线瞬发γ中子活化分析装置的中子输运过程进行模拟计算,得到在平均能量为2.3ＭｅＶ的 252 Ｃｆ中 子源照射下,水泥样品中主要元素Ｃａ,Ｓｉ,Ｆｅ,Ａｌ的中子俘获γ射线产额与样品厚度及形态变化的关系,从而为实际ＰＧＮＡＡ分析前对水泥生料的粗加工(将块状加工成颗粒或粉末等)提供了参考。 · 134·
本科生实验报告 实验课程中子活化分析样品制备 学院名称核技术与自动化工程学院 专业名称核工程与核技术 学生姓名 学生学号 指导教师 实验地点 实验成绩 二〇一五年十一月
中子活化分析样品制备 一、实验目的： 1.熟悉中子活化的原理； 2.了解电子天平的分析原理,熟悉掌握电子分析天平的使用； 3.熟练掌握中子活化分析样品制备的方法； 二、理论基础： 1.电子分析天平的原理，操作注意事项： a．电子分析天平的原理： 电子天平是采用电磁力平衡的原理，应用现代电子技术设计而成的。 它是将称盘与通电线圈相连接，置于磁场中，当被称物置于称盘后， 因重力向下，线圈上就会产生一个电磁力，与重力大小相等方向相 反。这时传感器输出电信号，经整流放大，改变线圈上的电流，直 至线圈回位，其电流强度与被称物体的重力成正比。而这个重力正 是物质的质量所产生的，由此产生的电信号通过模拟系统后，将被 称物品的质量显示出来。电子天平采用了现代电子控制技术，利用 电磁力平衡原理实现称重。即测量物体时采用电磁力与被测物体重 力相平衡的原理实现测量，当称盘上的加上或除去被称物时，天平 则产生不平衡状态，此时可以通过位置检测器检测到线圈在磁钢中 的瞬间位移，经过电磁力自动补偿电路使其电流变化以数字方式显 示出被测物体重量。天平的在使用的过程中会受到所处环境温度、 气流、震动、电磁干扰等因素影响，因此我们要尽量避免或减少在 这些环境下使用。 b．操作注意事项： 1.将天平置于稳定，平整的工作台上，调整调整脚使水平泡处于 中心位置，应避免天平震动，阳光照射，气流及强电磁波干扰； 2.要注意去皮，按“TARE去皮”键后，显示“0或0.0或0.00”， 即已去皮重； 3.称量时手不要按压操作台； 4.避免大声说话，以免气流对称量精确度的影响； 5.关闭称量侧身窗时，应缓慢匀速； 6.整个过程都要使用镊子进行操作，严禁徒手接触实验工具样品； 7.镊子不要接触样品； 8.整个过程中大小口袋不能掉在操作台上； 2.样品制作工艺对中子活化分析的影响： 可密封在一个容器内，或压成薄片，用纯Al簿或清洁的滤纸包装。作 标准样品时，粉末应充分混合均匀。从分析灵敏度考虑，样品一个大
煤炭 1 范围 煤炭的检验包括的项目很多，指标复杂，现根据本公司使用的煤种及实际情况，制定了煤炭检测标准。 本标准主要涉及以下内容：煤炭的取样、煤样的制备、煤中全水分的测定、煤的工业分析、煤中总硫的测定、灰熔点的测定及低位发热量的计算及煤的粒度测定。 本标准还规定了上述方法所用的试剂和材料、仪器设备、实验步骤、结果计算及精密度等。 本标准适用于褐煤、烟煤和无烟煤。 2 规范性引用文件 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文，本标准发布时所有版本均为有效，所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准的最新版本的可能性。 GB475—1996 商品煤样采取方法 GB474—1996 煤样的制备方法 GB/T211—1996 煤中全水分的测定 GB/T212—2001 煤的工业分析方法 GB/T214—1996 煤中全硫的测定 GB/T219—1996 煤灰熔融性的测定方法 GB/T1573—2001 煤的热稳定性测定方法
3 技术指标 本标准涉及的水煤气用无烟煤质量指标如表1 表1 项目质量指标 水分Mt，% ≤ 5.0 灰分Aad，% ≤ 20.0 挥发分Vad，% ≤ 9.0 固定碳FCad，% ≥ 75.0 总硫含量St，ad，% ≤ 1.0 灰熔点，oC ≥ 1350 收到基低位发热量Qnet.ar，Kcal/Kg ≥ 6500 粒度，mm 25－75,% ≥ 88 >75,% ≤ 7 <25,% ≤ 5 热稳定性TS+6，% ≥ 70 本标准涉及到的烟煤质量指标如表2 表2 指标名称质量指标 优等品合格品 水分Mt,% ≤ 10.00 10.00
在线中子活化煤质分析仪在煤矿的应用 时间:2009-5-11来源：中国煤炭网 在线煤质分析仪应用于煤炭业已有20多年的历史，其稳定的销量足以证明其价值。在线分析仪通过提供实时信息为煤厂各煤种的质量控制和生产管理提供了极大的帮助，如果依赖化验室，这些数据只能在采样后的数小时甚至数天后才能得到。 近年来，随着经济下滑，生产优化和料堆控制变得尤为重要。煤炭业的持续下滑导致该行业重新关注煤炭质量管理，从而提高客户满意度最终增加煤炭销量。同时也提高矿区资源的有效利用，使原先认为煤质不达标的资源可以有选择地开采。为达到上述目的，煤炭生产商和煤炭用户开始寻找更为经济且仍然高精度煤质分析仪。随着人们对环境的日益关注，特别是对硫释放的关注导致法律对污染控制更加严格。新近设计的皮带在线中子活化煤质分析仪（PGN AA）恰好可以满足上述要求。 1在线煤质分析技术与设备 1.1双能量伽玛传输技术（DUET） DUET仪器|仪表自20世纪80年代早期上市以来，已成为在线煤质监测设备家族中的重要一员。该设备价格相对低廉，安装便捷，可以直接在皮带上进行在线煤质分析，只要是分析固定煤种，DUET分析仪测定煤质灰分就可以达到相当的精度。它利用两个γ射线源贯穿煤层而测量灰分。对给定的煤种，该设备的测定精度为：一个标准偏差下0.5%～1%。该设备的主要缺点是其标定与煤种有关，特别是在灰中的铁和钙元素变动很大的情况下。 该设备的用途包括：监测运送到选煤厂的原煤；监测洗净的精煤；给选煤厂提供反馈信息；通过混煤优化资源利用，使之达到一定的质量目标；监测送往用户的煤质是否达到合同要求的质量。 1.2自然伽玛射线技术 另一种广泛使用的简单的分析仪能够测定煤中的自然放射性大小，并将其与灰分联系起来。这种煤质分析仪不需要放射源，对影响DUET系统的铁和钙元素的变化不敏感。 然而，作为一种“被动”的系统，该分析仪的精度大约只为1%～2%，其理想应用是测量厚煤层的灰分，例如原煤输送机或选煤厂入料输送机上的煤质，在煤层很厚时，这仍然是测定
全套煤炭化验室仪器配置煤质化验指标解释煤炭检测仪器设备配置煤质分析包括很多内容，常规检验只要是煤炭的工业分析，元素分析，硫含量，发热量等项目。煤质分析仪器适用 于热电、热源、化工、电力、煤炭、冶金、石化、质检、环保、水泥、砖厂、造纸、化肥、橡胶、新型建材、焦化、地勘、科研院等行业部门。煤质分析仪器应用于煤炭行业已有20 多年的历史，其稳定的销量足以证明其价值。煤质分析仪器通过提供实时信息为煤厂各煤 种的质量控制和生产管理提供了极大的帮助，如果依赖煤炭化验室，这些数据只能在采样 后的数小时甚至数天后才能得到。煤炭化验指标是检测煤炭好坏以及使用方式及用途的直 接表现，那么煤炭化验指标有哪些呢？ 第一个指标、煤炭发热量（Q ) 发热量是指单位质量的煤完全的燃烧时所产生的热量，主要分为高位发热量和低位发热量。煤的高位发热量减往水的汽化热即是低位发热量。发热量国际单位为百万焦耳／千克 （MJ/kg ) ，常用单位大卡斤克，换算关系为：1MJ / kg =239 . 14kcal / kg ? 1J = 0.239gcal ? 1cal= 4 . l8J 。如发热量550kcaL/ g , 5500kcal / kg=550÷239 . 14 = 23MJ／kg .为便于比较，我们在衡量煤炭时消耗时，要把实际使用的不同发热量的煤炭换算成标准煤， 标准煤的发热量为29 . 27MJ/kg ( 700okcal / kg ）。国内贸易常用发热量标准为收到基低位发热量（ Qnet,ar) ，它反映煤炭的应用效果，但外界因素影响较大，如水分等，因 此Qnet,ar 不能反映煤的真实品质。国际贸易通用发热量标准为空气干燥基高位发热量 （ Qnet,ar) ，它能较为正确的反映煤的真实品质，不受水分等外界因素影响。在同等水分、灰分等情况下，空气干燥基高位发热量比收到基低位发热量高1.25MJ/g ( 300kcal / kg）左右． 第二个指标：煤炭全硫份（St） 煤炭全硫份St是煤中的有害元素，包括有机硫、无机硫。1%以下才可用于燃料。部分地区 要求在0.6和0.8以下，现在常说的环保煤、绿色能源均指硫份较低的煤。常用指标有：空气干燥基全硫(St,ad）、干燥基全硫(St.d)及收到基全硫(St,ar)。 第三个指标、煤炭水分分析（M ) 煤炭的水分分为两种，一是内在水分（Minh )即分析水份，是由植物变成煤时所含的水分；二是外水（Mf ) ，是在开采、运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分．全水分是煤的外在水分和内在不分总和。一般来讲，煤的变质程度越大，内在水分越低。褐煤、长焰煤内 在水分普通较高，贫煤、无烟煤内在水分较低。 水分的存在对煤的利用极其不利，它不仅浪费了大量的运输资源，而且当煤作为燃料时， 煤中水分会成为蒸汽，在蒸发时消耗热量；另外，精煤的水分对炼焦也产生一定的影响。 一般水分每增加2 % ，发热量降低100kcal/kg(大卡／千克）；冶炼精煤中水分每增加1 % ，结焦时间延长5 一10min . 第四个指标、煤炭灰分（A )
煤质分析及仪器
煤的化学组成很复杂，但归纳起来可分为有机质和无机质两大类，以有机质为主体。 煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中，碳、氢、氧占有机质的95%以上。此外，还有极少量的磷和其他元素。煤中有机质的元素组成，随煤化程度的变化而有规律地变化。一般来讲，煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。唯硫的含量则与煤的成因类型有关。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素，氧是助燃元素，三者构成了有机质的主体。煤炭燃烧时，氮不产生热量，常以游离状态析出，但在高温条件下，一部分氮转变成氨及其他含氮化合物，可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃烧时生成硫化物气体，不仅腐蚀金属设备，与空气中的水反应形成酸雨，污染环境，危害植物生产，而且将含有硫和磷的煤用作冶金炼焦时，煤中的硫和磷大部分转入焦炭中，冶炼时又转入钢铁中，严重影响焦炭和钢铁质量，不利于钢铁的铸造和机械加工。用含有氟和氯的煤燃烧或炼焦时，各种管道和炉壁会遭到强烈腐蚀。将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料，砷含量过高，会增加产品毒性，危及人民身体健康。 煤中的无机质主要是水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值，其中绝大多数是煤中的有害成分。 另外，还有一些稀有、分散和放射性元素，例如，锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等，它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。其中某些元素的含量，一旦达到工业品位或可综合利用时，就是重要的矿产资源。 通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量，通过工业分析可以初步了解煤的性质，大致判断煤的种类和用途。煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。煤的水分，是煤炭计价中的一个辅助指标。 煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加，煤中有用成分相对减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车皮周转，加剧了运输的紧张。煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。
LECO 煤质分析仪器故障分析及处理 Failure Analysis and Trea tment of LECO Coal Analy tical Inst rument Facility 张建新1,杨 雪1,杨贵才2,郑丽辉3 (1.吉林省电力有限公司电力科学研究院,长春 130021; 2.吉林石油集团有限责公司热电厂,吉林 松原 138000; 3.国电吉林龙华长春热电一厂,长春 130052) 摘 要:针对美国L ECO 公司生产的煤质分析仪器在使用过程中出现的一些典型故障进行了原因分析,归纳出硬盘磨损,电源、气路、传感器、部件断裂、转动部件故障及时间模块没电等7种故障,并对其处理方法进行了详细介绍。 关键词:煤质分析仪器;故障分析;仪器修复 中图分类号:T Q 533 文献标志码:B 文章编号:1009-5306(2011)03-0043-02 收稿日期:2011-01-27 作者简介:张建新(1967-),男,工程师,从事化学仪表检测工作。 美国LECO 公司煤质元素分析仪器设备,在我国电力等行业分析实验室应用较多。吉林省电力有限公司电力科学研究院煤质检测中心20世纪80年代末购进的美国LECO 公司生产的SC -432测硫仪、CHN -2000碳氢氮检测仪、TGA -501工业分析仪系列煤质分析仪器已经进入了故障高发期,影响正常使用,通过检查发现,尽管同期生产的仪器分析项目不同,但很多部件型号相同并可互换,如微机控制系统、加热恒温系统、前置信号放大板、电源部分等,如若出现同一故障现象排除方法也大体相同,从而使该系列产品的故障排除更有规律性可循。 1 硬盘磨损及修复 SC-432测硫仪、C HN-2000碳氢检测仪及T GA-501工业分析仪经常出现读盘出现错误的情况,直接导致仪器不能正常使用,检查分析发现其硬盘都是使用IDE 接口的QU AN TUM 硬盘,经长期使用盘面磨损比较严重。处理办法为,用新硬盘替换掉旧硬盘,启动仪器在开机画面有提示时,按“Del ”键进入BIOS 设置,选择HARD DISK FO RM AT 进入硬盘参数项,硬盘已经固化设置好47个硬盘型号,并还有2个自定义的硬盘型号参数可修改,进入自定义硬盘型号项输入新硬盘对应C /H /S(柱面、磁头、扇区)参数,并选择此硬盘,微机系统就可 认出新硬盘,经过常规格式化并重装DO S6.22和分析软件即可。 如果找不到代用小硬盘可用DE 等硬盘修复软件修复0磁道损坏的硬盘,因故障原因大多为0磁道损坏造成。 2 电源、气路故障及修复 SC-432测硫仪的红外检测恒温箱不加热,经检查是因恒温控制电路板故障造成,恒温控制电路板为单层印刷电路板,长期工作引起过热导致红外检测恒温箱不加热。开机检测因无直流12V 电源不通过,其直流12V 电源是由直流24V 通过电源板上直流转换模块而来,线路板上焊接处由于长期工作,致使管脚过热,焊锡氧化挥发导致虚接,焊接修复后工作正常。CHN -2000碳氢氮检测仪开机自检不通过,提示控制系统漏气,经查析原因为其进样器控制气路ABS 塑料材质的快速接头处在仪器高温区上方长期使用老化断裂,接头生产厂家为美国CPC 公司,此型号接头很难买到。采用该公司生产的同管径其他型号气路接头代替,虽然外观不同,但功能相同,可以解决管路连接问题,恢复仪器的使用功能。 TGA -501工业分析仪内多个与电磁阀接头连接的塑料气管路接头因老化失去弹性导致漏气。切掉老化旧管头并重新连接,仪器使用恢复正常。 · 43·
中子活化分析 中子活化分析（NAA）[仪器中子活化分析instrumental neutron-activation analysis (INAA)]最初由匈牙利放射化学家Hevesy和Levi于1936年提出，直到60、70年代才广泛使用并日趋成熟。目前使用中子活化分析技术可分析周期表中的大部分元素，并且随着实验技术和数据处理方法的不断完善，已建立在线分析系统，从而使中子活化分析的应用范围迅速扩大，现已在材料科学、环境科学、地质科学、生物医学、考古学和法学等领域得到广泛应用。 NAA法特别适合考古学中的元素分析。它与其他元素分析法相比较，有许多优点，其一是灵敏度高，准确度、精确度高。NAA法对周期表中80%以上的元素的灵敏度都很高，一般可达10-6-10-12g，其精度一般在±5%。其二是多元素分析，它可对一个样品同时给出几十种元素的含量，尤其是微量元素和痕量元素，能同时提供样品内部和表层的信息，突破了许多技术限于表面分析的缺点。第三取样量少，属于非破坏性分析，不易沾污和不受试剂空白的影响。还有仪器结构简单，操作方便，分析速度快。它适合同类文物标本的快速批量自动分析，其缺点是检测不到不能被中子活化的元素及含量，半衰期短的元素也无法测量。此外，探测 仪器也较昂贵。 1、中子活化分析原理及操作 所谓中子活化分析是利用有一定能量和流强的中子、带电粒子或高能r光子去轰击待分析样品，使样品中核素产生核反应，生成具有放射性的核素，然后则测定放射性核素衰变时放出的瞬发辐射或缓发辐射，对元素作定性定量分析， 从而确定样品中的元素含量。 中子活化分析的基本过程如图所示（见图廿八）。首先寻找最佳方案，熟悉样品的属性，大致特征，计算最佳辐射条件和冷却时间。接着，制备样品和标准样品，后者为防止反应堆中子强度变化带来的误差作参照标准。不同形态的样品采取不同的制备方法。固体块直接截取放入容器中，粉末状还应称重，液体要放在聚乙烯容器或石英安瓶内，气体量好体积后放入石英管中。样品制好后放入金属罐内，等待辐射。接着选择最佳的辐射源，是使用反应堆、加速器还是同位素中子源。然后进行辐射、冷却，辐射源工作的同时探测系统（包括半导体探测器，闪烁计数器等探测器和多道分析器）开始运转，测定核素的半衰期和射线能量、强度， 最后是利用电子计算机进行数据处理。 2、中子活化分析的应用 中子活化分析在考古学中主要用来测量陶瓷器、玻璃、银币、铜镜、燧石、骨头化石等样品中的微量元素和痕量元素，进行统计分析，寻找共同性和差异性，从而确定元素成分的演变、产地及矿源等。不同地区的陶瓷土的元素组成差异，特别是微量、痕量元素组成差异大于它们在同一陶土源不同部位的涨落。以我国古瓷研究为例，古代瓷器原料就地取材，其中所含的微量元素种类不多，一般不影响瓷器质量，但在瓷器中长期保存，因而成为各类瓷器的分辨特征。经中子活化分析不仅确定了古瓷中微量元素的古瓷窑窑系，分析了各处古窑的瓷土来源，
煤质分析及仪器． 煤的化学组成很复杂，但归纳起来可分为有机质和无机质两大类，以有机质为主体。 煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中，碳、氢、氧占有机质的95%以上。此外，还有极少量的磷和其
他元素。煤中有机质的元素组成，随煤化程度的变化而有规律地变化。一般来讲，煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。唯硫的含量则与煤的成因类型有关。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素，氧是助燃元素，三者构成了有机质的主体。煤炭燃烧时，氮不产生热量，常以游离状态析出，但在高温条件下，一部分氮转变成氨及其他含氮化合物，可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫
多的煤在燃烧时生成硫化物气体，不仅腐蚀金属设备，与空气中的水反应形成酸雨，污染环境，危害植物生产，而且将含有硫和磷的煤用作冶金炼焦时，煤中的硫和磷大部分转入焦炭中，冶炼时又转入钢铁中，严重影响焦炭和钢铁质量，不利于钢铁的铸造和机械加工。用含有氟和氯的煤燃烧或炼焦时，各种管道和炉壁会遭到强烈腐蚀。将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料，砷含量过高，会增加产品毒性，危及人民身体健康。 煤中的无机质主要是水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值，其中绝大多数是煤中的有害成分。 另外，还有一些稀有、分散和放射性元素，例如，锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等，它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。其中某些元素的含量，一旦达到工业品位或可综合利用时，就是重要的矿产资源。 通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量，通过工业分析可以初步了解煤的性质，大致判断煤的种类和用途。煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。煤的水分，是煤炭计价中的一个辅助指标。 煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加，煤中有用成分相对减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车皮周转，加剧了运输的紧张。煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减
东方测控DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪一、产品概述 DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪(图1-1)是跨皮带式水泥物料在线检测装置。用于料堆管理、生料配料过程中元素成分的在线检测。 DF-5701的装置为模块化结构，不需切割皮带，可绕皮带安装。DF-5701运行时，皮带从测量装置内托槽上滑过，对流经的所有物料进行检测，整个检测过程不 接触物料，不影响皮带运行。DF-5701每分钟给出一次检测结果，精确分析出各元素含量以及相关的质量控制参数。根据分析仪实时检测信息，对生产过程进行有效 控制，改良生产工艺，降低生产成本,提高产品质量。 图1-1 DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪装置
二、产品结构 DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪由测量装置、中子源、探测器、信号处理柜以及主机五个部分构成。(图2-1) 图2-1 DF-5701结构图 1.测量装置 测量装置采用模块式框架结构。包含支持测量过程中核相互作用的关键部件，同时对射线进行辐射防护，使装置周围剂量率达到辐射安全国家标准，保证工作人员的健康安全。 2.中子源 中子源安装于测量装置的下部，位于物料皮带的正下方，内部装有一个或多个不锈钢封装的252Cf源芯。252Cf的半衰期为2.6年，放射性活度随着持续发射中子减小，约二年半时间，需补充新的中子源芯达到初始源强度。 3.探测器 探测器安装于测量装置的上部，位于物料皮带的正上方，用于接收物料被中子作用后发出的射线。探测器外包有射线抑制体和恒温部件。其中，射线抑制体用于抑制干扰射线，并由恒温部件对探测器进行恒温。 4.信号处理柜 信号处理柜内有探测器外围部件，电子信号处理部件和温度控制部件。探测器外围部件为探测器运行提供高、低压电源。电子信号处理部件的主要功能是将来自探测器的模拟信号，通过ADC转换为数字信号。温度控制部件用于控制探测器温度和柜内温度。信号处理柜可以安装在墙上或支架上，与探测器相连接的电缆线长度标准为25米。 5.主机
实验十循环伏安法分析 一、实验目的 1.仔细阅读理解本讲义和相关资料，掌握循环伏安法的基本原理。 2.熟练使用循环伏安法分析的实验技术。 二、实验原理 循环伏安法（Cyclic Voltammetry, 简称CV）往往是首选的电化学分析测试技术，非常重要，已被广泛地应用于化学、生命科学、能源科学、材料科学和环境科学等领域中相关体系的测试表征。 现代电化学仪器均使用计算机控制仪器和处理数据。CV测试比较简便，所获信息量大。采用三电极系统的常规CV实验中，工作电极（The Working Electrode, 简称WE）相对于参比电极（the Reference Electrode，简称RE）的电位在设定的电位区间内随时间进行循环的线
表1. 图1的实验条件和一些重要解释
零，所以RE的电位在CV实验中几乎不变，因此RE是实验中WE电位测控过程中的稳定参比。若忽略流过RE上的微弱电流，则实验体系的电解电流全部流过由WE和对电极（The Counter Electrode，简称CE）组成的串联回路。WE和CE间的电位差可能很大，以保证能成功地施加上所设定的WE电位（相对于RE）。CE也常称为辅助电极（The Auxiliary Electrode, 简称AE）。 分析CV实验所得到的电流-电位曲线（伏安曲线）可以获得溶液中或固定在电极表面的组分的氧化和还原信息，电极|溶液界面上电子转移（电极反应）的热力学和动力学信息，和电极反应所伴随的溶液中或电极表面组分的化学反应的热力学和动力学信息。与只进行电位单向扫描（电位正扫或负扫）的线性扫描伏安法（Linear Scan Voltammetry，简称LSV）相比，循环伏安法是一种控制电位的电位反向扫描技术，所以，只需要做1个循环伏安实验，就可既对溶液中或电极表面组分电对的氧化反应进行测试和研究，又可测试和研究其还原反应。 循环伏安法也可以进行多达100圈以上的反复多圈电位扫描。多圈电位扫描的循环伏安实验常可用于电化学合成导电高分子。 图1为3 mmol L-1 K4Fe(CN)6 + 0.5 mol L-1 Na2SO4水溶液中金电极上的CV实验结果。实验条件和一些重要的解释列于表1中。 三、仪器和试剂 仪器：CHI400电化学工作站 磁力搅拌器 铂片工作电极 铅笔芯对电极 KCl饱和甘汞电极 试剂：K3Fe(CN)6（分析纯或优级纯） KNO3（分析纯或优级纯） 溶液及其浓度：1.0 mol L-1 KNO3水溶液。实验中每组学员使用30.0 mL。 0.100 mol L-1 K3Fe(CN)6水溶液储备液。实验中每组学员使用100 L微量注射 器依次注射适量体积的0.100 mol L-1 K3Fe(CN)6水溶液到30 mL的1.0 mol L-1 KNO3水溶液中，详见如下4.3.节。
煤质分析实验室仪器环境要求及设备规范 一、环境要求 1制样室 1.1制样室应设在入厂煤的卸煤点附近，以便于采制样人员操作，制样室应为平房或楼房一楼，不受风雨、光照及外界尘土影响，并安装除尘设施。 1.2制样室地面应为水泥地面。堆掺缩分区，需在水泥地面上铺厚度为6mm以上的钢板至少10m2。 1.3制样室内应安装380V交流电源，用专用配电箱、电源容量要满足制样设备的要求，要有可靠的接地线。各种制样设备安装在水泥基座上，用地脚螺丝固定好。 1.4 煤样储存保管室不应有热源及阳光直射。 2 天平室 2.1天平室应选择在不受震动影响的地方，操作台可采用大理石或水磨石台面，上铺橡胶垫，以保持其稳定，天平台高度一般约为800mm，宽约为600mm，两台天平放置的间距应大于0.5m，且天平应有防尘罩，应避免阳光直接照射，光线要柔和。 2.2天平室要恒温、恒湿，室温应保持在15℃到30℃之间，湿度在70%以下（配温湿度计），天平室应安装空调设备，空调不应直吹天平。天平室禁止使用加热设备或进行其他试验。 3 工业分析室 3.1工业分析室测试项目包括：测定全水分（M t）、空气干燥基水分（M ad）、空气干燥基灰分（A ad）、空气干燥基挥发分（V ad）等。 3.2试验台台基应坚固绝缘良好，试验台台面用大理石，一般尺寸为：高800mm。宽800mm。实验室地面应为硬质地面，并要安装足够容量的电源系统，同时安装好接地装置，高温炉、自动工业分析仪等大容量设备应装设专用空气开关或隔离开关，并有通风橱等排气通风设施。 4发热量室
4.1 应为单独房间，最好设在避免阳光照射的地方，不得在测热室内进行其他试验项目。 4.2 测热室内室温应保持相对稳定，每次测定室温变化不应超过1℃；室温不超过（15～30）℃的范围为宜，应安装空调，空调不能直接吹热量计和天平。 室内应无强烈的空气对流，不应有强热源及强通风设备，试验过程中避免开启门窗。 4.3 测热室应与放置氧气瓶房间隔开，要有水源，地面不要铺地毯，测热用其他各种附属设备要准备齐全，且应放置在安全而又便于工作的固定位置。各种工具和器皿都应专用，不应与其他试验混用。 5元素分析室 室内要有充足电源，有通风设备，设备台面应耐酸、碱。 6 存样间 应保持低温、干燥、无日照，内设有样品柜，样品柜配备两把锁，样品按取样时间，密码编号等摆放整齐，样品保留期为从化验报告报出之日起保存2个月，弃样要有记录。 7 资料室 室内干燥，设有适当的资料柜，放置各种台账及技术资料（其中包括煤炭标准，仪器、设备验收维修记录，仪器、设备计量检定证书，仪器、设备使用说明书，煤质技术资料，煤质验收原始记录，热容量标定原始记录，标样校正记录，班组管理的相关文件、制度）以备查用。 8 办公室 应干净整洁，布置应具有专业特点。 二、仪器设备规范 1采样工具 应配有采样头、采样铲、探管、手工螺旋钻、人工切割斗和带盖的采样桶。2制样设备 购买的原则要按照制样标准方法中的要求来配备，煤样粒度和保留量要符合规定。
山 东 化 工 收稿日期：２０１９－０１－１６ 基金项目：国土资源部地质大调查项目（２０００２０１９０１１１）作者简介：张会堂，高级工程师，主要从事地质实验工作。 中子活化分析法测定地质样品中的稀有分散元素 张会堂１ ，２ （１．山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东济南 ２５００１３； ２．山东省地质科学研究院，山东济南 ２５００１３） 摘要：国土资源大调查的新一轮地球化学填图新增３０余种元素中包括有稀散元素，要求建立相应的高新分析测试技术。为了避免化学 方法和过程引入的空白污染，本文研究了微堆中子活化分析测定稀有分散元素Ｃｓ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｒｂ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｚｒ的纯仪器测量条件和影响因素。通过超热中子活化分析，使Ｃｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｚｒ等元素的检出限得以改善，分析周期也有一定的缩短。对循环中子活化方法的条件进行了研究和运用，实现了Ｈｆ和Ｓｃ快速分析。关键词：地质样品；稀有分散元素；仪器中子活化分析中图分类号：Ｏ６５７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０７－００９８－０３ ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＲａｒｅａｎｄＤｉｓｐｅｒｓｅｄＥｌｅｍｅｎｔｓｉｎＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳａｍｐｌｅｓ ｂｙＭｉｎｉ－ｒｅａｃｔｏｒＮｅｕｔｒｏｎＡｃｔｉｖａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ ＺｈａｎｇＨｕｉｔａｎｇ １，２ （１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓｆｏｒＭｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＭｅｔａｌＭｉｎｅｒａｌａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＳｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｊｉ＇ｎａｎ ２５００１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｄｏｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｊｉ＇ｎａｎ ２５００１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒａｒｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓｂｅｌｏｎｇｔｏｔｈｅｎｅｗａｄｄｅｄ３７ｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｍａｐｐｉｎｇｏｆｔｈｅｎｅｗｒｏｕｎｄｏｆｌａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓｓｕｒｖｅｙｉｎＣｈｉｎａ．Ｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｄｔｈａｔｎｅｗａｎａｌｙｔｉｃａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｍｕｓｔｔｏｂｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｄａｐｔｔｏｔｈｉｓｄｅｍａｎｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｒａｒｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｓａｍｐｌｅｓｂｙｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｎｍｉｎｉａｔｕｒｅｎｅｕｔｒｏｎｓｏｕｒｃｅｒｅａｃｔｏｒ（ＭＮＳＲ）．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｒａｒｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓＣｓ ，Ｇａ，Ｈｆ，Ｉｎ，Ｒｂ，Ｓｃ，Ｔａ，Ｚｒｂｙｍｉｎｉ－ｒｅａｃｔｏｒｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｓｏａｓｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄ．Ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｅｐｉｔｈｅｒｍａｌｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎ，ｔｈｅｌｉｍｉｔｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＩｎ ，Ｔａ，Ｚｒｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｃｙｃｌｅｈａｓｂｅｅｎｓｈｏｒｔｅｎｅｄｉｎｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ．Ｔｈｅｃｙｃｌｉｃｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ｓｏｔｈａｔｒａｐｉｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆＨｆａｎｄＳｃｈａｓｂｅｅｎｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅｐｏｐｕｌａｒｉｚｅｄａｎｄｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｒａｒｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓａｍｐｌｅｓ，ｉｎｗｈｉｃｈｒｅｌａｔｉｖｅｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｅｌｅｍｅｎｔｓｉｓｗｉｔｈｉｎ３％～１３％，ｂｏｔｈｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔａｎｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓａｍｐｌｅｓ；ｒａｒｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓ；ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ（ＩＮＡＡ） 稀有分散元素在地学领域研究中占有很重要的地位，它们与其他金属矿的附存关系，使之成为地质找矿、岩石成因等地学研究的重要指示元素。这些元素在材料科学技术、特种电子元件、国防尖端武器及宇宙空间技术等方面有着独特应用。国土资源大调查的新一轮地球化学填图新增了３０余种元素，其中包括有稀散元素，要求建立相应的高新分析测试技术，提高分析的准确度和精确度。地质调查样品中稀有分散元素常用的检测方法除了中子活化分析外还有分光光度法、原子荧光光谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法及电感 耦合等离子体质谱法［１］ 。 仪器中子活化分析（ＩＮＡＡ）应用于地质样品的无损测定，具有高的分析灵敏度和准确度、干扰少、无试剂污染、多元素同时检出的特点，为地球化学样品和生物地球化学样品中卤素和 稀有分散元素的主要的仪器分析方法之一［２－６］ 。近几年有关 本专题的报道较少，根据以往文献［７－９］ ，待测元素的ＩＮＡＡ测定存在基体成分干扰严重而使其精确度较差和检出限达不到要求的不足；部分元素如Ｈｆ、Ｒｂ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｚｒ等的分析周期过长；还有超热中子活化法若选择Ｂ（及其化合物）作为热中子吸收材料，就会扰动微型反应堆中子通量从而影响分析精度，以及减短反应堆运行时间而使长照元素的检出限受影响。为消除和减少这些不利因素，需要研究新的技术方法来解决这些问题，主要有：利用加Ｃ ｄ的内照射孔道进行超热中子活化实现有利元素如Ｃｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｚｒ等的分析；采取循环活化方法测定兼有（如Ｈ ｆ、Ｓｃ）短寿放射性核素的元素；将循环和超热联用结合二者优点的ＩＮＡＡ方法，正是本文研究的最主要技术创新。最终达到方法的技术指标，完成地球化学类地质样品中的稀有分散元素的ＩＮＡＡ方法研究。 １ 实验部分１．１ 仪器设备 ＭＮＳＲ－Ｃ型微型反应堆（中国原子能科学研究院），功率 ３３ｋＷ，中子通量１×１０１２ｎ／ｓ·ｃｍ２ 。 ＬＩＮＣ同轴高纯锗Ｎ型探测器，能量分辨率为２．０ｋｅＶ（对６０Ｃｏ的１３３２ｋｅＶ的γ峰），相对效率３０％，峰康比５０∶１。 ＯＲＴＥＣＤＳＰＥＣｊｒＴＭ 型８１９２道γ能谱仪（美国ＯＲＴＥＣ公司）。 超热中子辐照孔道，循环活化分析装置（中国原子能科学研究院）。 １．２ 样品和标准制备 称取５０～１００ｍｇ样品，用经５０％的硝酸处理过的薄膜包好，热封制成大小约１ｃｍ×１ｃｍ的样品靶样。测量标准选用国家一级标准物质ＧＢＷ０７３１２（水系沉积物）和ＧＢＷ０７４０６（土壤），制成几何尺寸与样品一致的标准靶。将样品靶和标准靶 · ８９·ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１９年第４８卷