CC BY
28
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №4/2016 ISSN 2410-700Х_
патентообладатель Уфа. Уфимский филиал ООО «ЮганскНИПИнефть». - № 2000109185/03; заявл. 12.04.00; опубл. 2001.
3. Салаватов Т.Ш., Алиев Й.М., Габибуллаева Ш. А. Усовершенствованная технология микробиологического воздействия на нефтяной пласт и призабойную зону скважин. Журнал «Нефтепромысловое дело». Москва, 2015. №6. Ст. 45-47 .
4. Сулейманов Б.А., Исмайлов Ш.З. Повышение эффективности физического воздействия на призабойную зону нефтедобывающих скважин. Журнал «Нефтегазовое дело». Уфа, 2005. №1. Ст. 9.
5. Шахвердиев А.Х., Панахов Г.М., Аббасов Э. М. Газохимические воздействия для улучшения фильтрационно-емкостных свойств призабойной зоны скважины. Журнал «Бурение и нефть». Москва, 2003. №6. Ст. 37-39 .
© Матросов В.Ю., Майский Р.А., Сысолятин А. А., 2016
УДК 550.83
Мынбаев Медет Багдатович
магистрант каф. ГРМПИ, КарГТУ г. Караганда, РК Е-mail: medet.mynbaev.kz@gmail.com Пономарева Марина Викторовна к.т.н., доцент каф. ГРМПИ, КарГТУ г. Караганда, РК Е-mail: m.ponomareva@kstu.kz Пак Дмитрий Юрьевич к.т.н., ст. преп. каф. ГРМПИ, КарГТУ г. Караганда, РК Е-mail: pak_kargtu@mail.ru
ВОЗМОЖНОСТИ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
Аннотация
В работе приводится экспериментальное обоснование методики определения зольности рентгенорадиометрическим методом. Предлагаемая методика, использующая обратно рассеянное углем вторичное излучение и флуоресцентное излучение элементов, позволяет свести к минимуму возмущающее действие переменного состава на результаты контроля.
Ключевые слова
Рентгенорадиометрический метод. Флуоресцентное излучение. Уголь. Аппаратурные спектры. Зольность.
Контроль. Оптимизация. Погрешность.
Несовершенство стандартного термовесового способа определения зольности угля, обусловленное его низкой экспрессностью и малой представительностью, а также возрастающая потребность в получении оперативной информации о качестве углей в процессе их добычи и переработки, послужили причиной для разработки более совершенных ядерно-физических методов [1-3]. Среди них особое место занимают способы, основанные на рассеянии низкоэнергетического гамма-излучения в силу их достаточной чувствительности к зольности и простотой аппаратурной реализации. Однако широкое практическое применение указанных методов сдерживается низкой точностью контроля зольности в условиях значительных колебаний элементного состава минеральной части углей.
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №4/2016 ISSN 2410-700Х_
Известная методика определения зольности предусматривает измерение суммарной интенсивности обратно-рассеянного углем излучения и возбуждаемого им флуоресцентного излучения железа, содержащегося в угле. При этом влияние изменений концентрации железа на результаты определения зольности существенно снижается, поскольку при увеличении содержания железа интенсивность регистрируемого излучения, с одной стороны, уменьшается за счет возрастания фотопоглощения атомами железа рассеянного в угле излучения, а с другой стороны, увеличивается за счет флуоресценции большего количества атомов железа.
Для увеличения точности определения зольности угля предлагается методика с использованием двух источников. Проба угля сначала облучается источником железо-55, где регистрируется рассеянное углем первичное излучение и флуоресцентное излучение кальция. На втором этапе на пробу воздействуют источником плутоний-238, здесь регистрируется рассеянное и характеристическое излучение железа.
Изучение поведения железа в золе представляет большой интерес в связи с тем, что железо является одним из основных возмущающих факторов для большинства ядерно-физических методов контроля зольности. Увеличение доли тяжелых золообразующих элементов (Fe+Ca) сопровождается уменьшением содержания более легких элементов (Al+Si) в зольном остатке.
Принимая во внимание, что коэффициенты ослабления рентгеновского излучения с энергией более 7,1 кэВ соединениями кальция и железа существенно выше соответствующих коэффициентов для соединения кремния и алюминия, можно сделать вывод о том, что учет вариаций соединений кальция и железа оказывает определяющее влияние на точность рентгенорадиометрических методов контроля зольности, использующих источники излучения, энергия которых выше указанного предела [4].
Предлагается методика, на основе которой проба угля аналитической крупности попадает сначала в зону облучения источником Fe55, где регистрируется обратно рассеянное углем первичное излучение и возбуждаемые им Ка-линии кальция, а затем - зону облучения источником Pu238, где регистрируется обратно рассеянное углем первичное излучение и возбуждаемая им Ка-линия железа. При этом основным источником информации о зольности угля в целом является интенсивность регистрируемого излучения Pu238, а интенсивность в других каналах регистрации служит для коррекции результатов измерения: флуоресцентные линии дают информацию о содержании соответствующих элементов, а регистрация обратно рассеянного излучения Fe55 позволяет повысить чувствительность к изменениям содержания алюминия и кремния, происходящим на фоне изменений концентраций более тяжелых элементов.
Для нахождения многофакторных зависимостей Ad = f (NsPu238, NiFe) и Ad = f (NsFe55, NiCa) использовался известный алгоритм определения зольности [2]
Ad a!
A = an + — + am, (1)
0 N
s
где m - содержание элемента,
ао, ai, а2 - коэффициенты уравнения регрессии.
Так как интенсивность характеристического излучения элемента пропорциональна его содержанию, то уравнение (1) применительно к данным исследованиям примет вид
Ad = a + —^ + aNFe (2)
0 дтРи238 2 г v /
s
Нахождение коэффициентов уравнения осуществлялась с помощью линейной функции, основанной на использовании способа наименьших квадратов.
Результаты обработки подтверждают вывод о том, что основным источником информации о зольности угля в целом является интенсивность регистрируемого излучения от источника Pu238. Уравнение регрессии для определения зольности этим источником имеет достаточно высокий коэффициент корреляции 0,97 и низкую среднеквадратическую погрешность ±1,32%. При использовании источника Fe55 - коэффициент корреляции 0,92 и среднеквадратическая погрешность ±2,17%.
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №4/2016 ISSN 2410-700Х_
Список использованной литературы:
1. Старчик Л.П., Пак Ю.Н. Ядерно-физические методы контроля качества твердого топлива. - М.: Недра, 1985. С. 224.
2. Клемпнер К.С., Васильев А.Г. Физические методы контроля зольности угля. - М.: Недра, 1978. С. 174.
3. Онищенко А.М., Грабов Л.И. Радиоизотопные методы и приборы контроля зольности угля. - Кокс и химия, 1979. №10. С. 7-15.
4. Yu. N. Pak, D. Yu. Pak. High-Speed Radioisotopic Quality Monitoring of Coal of Variable Composition. Coke and Chemistry, 2011, Vol. 54, No 4, pp. 108-113.
© Мынбаев М.Б., Пономарева М.В., Пак Д.Ю., 2016
