近红外在线矿石品位分析（NIR）铁矿石应用

近红外在线矿石品位分析（NIR）铁矿石应用

PGNAA作为快速伽玛中子活化、NIR作为近红外。测量的主要任务是识别Fe，Si，Mn和P的含量。两种分析方法都面临一些挑战，但是通过比较原理，技术如何工作，很明显，PGNAA出于以下几个原因，不能准确识别铁矿石的化学成分：

-铁原子是中子吸收剂，这意味着铁原子的数量会影响到达探测器的即时伽马射线。

-由于PGNAA是穿透皮带的测量方法，因此随着皮带负荷的不断变化，铁原子数的变化与化学浓度并不相关，显然这会影响检测并降低准确性。

-与其他成分相比，铁矿石含有大量的铁原子。由于Ca，Mn和Si的波峰相当低，铁图案覆盖了所有其他成分。因此，除了铁元素外，没有其他元素可以被检测到。

由于NIR对物相表面进行测量，因此与皮带负载的任何变化无关。这是NIR的显着优势。另一个优点是，矿物相具有更宽的光谱信息，因此不可能忽略任何目标矿物相的波谱。

1.PGNAA的原理
PGNAA测量的原理是基于元素质子的激活。为此，需要非常强烈的能量。 只有中子发生器或放射源才能传递这种能量。当能量撞击元素的核心时，中子被发射出去并产生放射性同位素。 发出的即时伽马射线是元素的指纹，由检测器测量。

图1：PGNAA（快速伽玛中子活化）的原理。即时伽马射线是化学元素的定量指纹。因此，该技术无法测量没有中子或中子数量少的元素。氢元素是PGNAA无法测量的元素，因为核心中没有中子，因此PGNAA无法测量物料水分含量。

PGNAA测量从底部穿透原材料，在顶部检测到响应。 然后将检测结果转换为：一定频率下的能级（MeV）是所检测元素的指纹。

不同的元素具有不同的频率。 （示例见图2）

图2：伽玛光谱的示例。 频率（能量）定义元素，而在此特定频率下的计数定义元素的数量。 还显示了背景，这意味着元素的终量是从测量强度中减去的背景。

在某些频率下的计数（=强度）定义了元素的数量。

近红外在线矿石品位分析（NIR）铁矿石应用

Fig 3: PGNAA的测量原理

2. PGNAA测量铁矿石的挑战

PGNAA测量存在几个挑战，这使得无法准确测量铁矿石。

-铁原子一般具有很好的响应，但背景也很高。 与在铁矿石中一样，与诸如Si，Al，P之类的成分相比，Fe的含量非常高。例如，Al，此元素始终被覆盖。如果Fe的浓度很高，则所有其他次要元素都会在伽玛谱图中消失，并且除了Fe之外，其他元素也无法准确测量。

-当计数转换为元素数量时，分析仪在一定的皮带负载下进行了校准。如果皮带上有更少或更多的相同材料，则计数会发生变化，并且准确性会降低。由于铁原子的响应非常高，因此在铁矿石中很难弥补这种现象。 （比较图3和图4）

图4：如果皮带上的物料发生变化，则计数会受到影响。

-铁原子高度吸收中子。这就是说，皮带负载的变化对计数有很大的影响。由于无法补偿铁原子的高吸收率，因此铁含量高的材料的测量精度非常低。

-铁矿石的输送带由铁网支撑，因为铁矿石比石灰石重得多。因此，传送带中的铁网会额外吸收信息，这是PGNAA无法用于准确测量铁矿石的另一个因素。

-PGNAA无法测量水分。因此，需要一个附加的湿度传感器。这两个分析仪的同步无法精确完成（不同的方法，不同的输出），因此水分测量不是很准确。水分对于良好的测量至关重要，因为铁矿石是在不断变化的天气条件下开采的。

-PGNAA无法测量碳，因为碳是只有6个中子/质子/电子的非常轻的元素。碳是烧结矿生产中非常重要的成分。

3.NIR（SpectraFlow）的原理

由于NIR测量原理消除了PGNAA的挑战，因此可以提供比任何PGNAA铁矿石更准确的测量结果。

-由于NIR是直接测量矿物相，无须进行二次转换，因此对测量的影响因素减少了。赤铁矿具有非常好的近红外光谱特征，磁铁矿如果数量较多且变化较大，则具有挑战性。

-可以非常高精度地测量碳。

-以非常高的频率测量表面，因此*不受皮带负载变化和输送机规格的影响。

（NIR）是一项能够在线准确测量铁矿石的技术。