物料成分分析(composition analysis of material)

用分析化學方法或分析儀器測量物料化學組成的選礦測試技術。礦石和選礦產品中的成分是指包含于這些物料中的有用的、暫時無用或不回收的和有害的元素或化合物以及它們的含量。成分分析結果是評價選礦試驗、選礦廠生產技術水平、選礦技術經濟指標等的最基本的數據，也是調節和控制生產過程的最基本的參數。選礦所處理的對象和產品絕大部分呈塊狀、粒狀或粉末狀。用化學法或光譜、質譜、色譜等儀器分析它們中的元素或化合物時，必須先將物料樣品磨細，再經熔融、溶解甚至離子化等過程，方能進行定性和定量分析，因此分析過程長而慢，難以達到及時指導生產的要求，更難以實現在線檢測。但是，這些方法，尤其是化學分析法，能分析幾乎所有的元素，而且368精度高，因此，常用這些方法的檢測結果作為標準，校核其他分析方法。在線分析設備最常用的能快速和在線檢測選礦物料成分的是X射線型成分分析儀、7射線型成分分析儀和中子型成分分析儀三種。X射線型分析儀有熒光式、吸收式和衍射式三類。前兩者用于定性和定量地分析物料成分，后者主要用于鑒定物料的物質結構。X射線吸收式分析儀可分析的元素較少，精度較低，故很少應用。X射線熒光分析儀應用廣泛。第一臺X射線熒光分析儀于1948年問世，1962年開始應用于選礦流程的在線檢測。1972年出現了使用同位素放射源的能量色散型在流X射線熒光分析儀，這種分析儀的探頭可直接浸入礦流中。x射線熒光分析可同時分析多種元素，分析精度可滿足選礦工藝要求。7射線型分析儀也可分為三類：吸收式、散射式和電子對式。7射線具有更大的穿透力，可以分析塊狀物料。吸收式分析儀主要用來分析鉛、鎢、鉍、鈾等重金屬元素。20世紀70年代初，已出現在流式7射線吸收型分析儀；散射式分析儀主要用于煤的灰分分析；電子對式分析儀除可分析煤的灰分外，還可用于分析大塊礦石的成分，但由于其射源能量大，對防護要求高，儀器龐大，價格高，故較少應用。中子型分析儀有中子活化分析儀(NAA)和瞬時中子一7分析儀兩類。中子活化分析儀具有靈敏度高、分析速度快、分析元素多、可以實現在線檢測和分析塊狀物料等優點，幾乎與x射線熒光分析儀同步發展。1972年已應用于選礦廠在線分析。但中子活化分析儀的價格遠高于x射線儀，對防護的要求高，至今未能在選礦領域中普遍應用；只在分析氟、鈉、硫、硅等輕元素時可能采用，因為用X射線法分析這些元素比較困難。瞬時中子7分析可用來分析塊礦中的銅、鐵、硫、硅等元素，但儀器體積龐大、結構復雜、價格高，應用不廣。由于它能在線檢測破碎前的原礦成分，有著一定的潛在市場。設備特點x射線型、7射線型和中子型三類分析儀是用射線或中子輻射來實現測量變換的，完成測量變換的主要傳感器是X射線和7射線探測器。檢測7射線和X射線能量和強度的探測器有：閃爍計數器、電離室、正比計數器和半導體計數器(探測器)等四種。它們的工作原理雖然備不相同，但輸出的電壓輻值均與入射光的能量成正比，輸出的脈沖計數均和入射光子的強度成正比。閃爍計數器由光電倍增管和閃爍晶體如NaI(滲鉈)構成。入射光子經閃爍晶體后變為可見光子，經光電倍增管時再由可見光子變為電子，倍增后由光電倍增管陽極輸出電壓脈沖信號，這種探測器價格便宜，但分辨率較低，晶體易潮解。電離室和正比計數器均屬氣體計數器，器內的惰性氣體(氬、氙等)被入射光子電離，產生的電離電流由探測器收集極以電壓形式輸出；電離室僅適用于探測丫射線。常用的半導體探測器(固體探測器)是用滲鋰的鍺或硅半導體作成，具有n—i—p結構，經入射光子照射可產生電子——空穴電流，輸出電壓脈沖。半導體探測器的靈敏度和分辨率最高，但價格較貴，并需在液氮下工作。提高分析精度、降低儀器造價、方便使用和維護，加強安全防護，以及進一步開發新型分析儀器，是選礦產品成分分析技術的發展趨勢。