近紅外在線礦石品位分析（NIR）鐵礦石應用

PGNAA作為快速伽瑪中子活化、NIR作為近紅外。測量的主要任務是識別Fe，Si，Mn和P的含量。兩種分析方法都面臨一些挑戰，但是通過比較原理，技術如何工作，很明顯，PGNAA出于以下幾個原因，不能準確識別鐵礦石的化學成分：

-鐵原子是中子吸收劑，這意味著鐵原子的數量會影響到達探測器的即時伽馬射線。

-由于PGNAA是穿透皮帶的測量方法，因此隨著皮帶負荷的不斷變化，鐵原子數的變化與化學濃度并不相關，顯然這會影響檢測并降低準確性。

-與其他成分相比，鐵礦石含有大量的鐵原子。由于Ca，Mn和Si的波峰相當低，鐵圖案覆蓋了所有其他成分。因此，除了鐵元素外，沒有其他元素可以被檢測到。

由于NIR對物相表面進行測量，因此與皮帶負載的任何變化無關。這是NIR的顯著優勢。另一個優點是，礦物相具有更寬的光譜信息，因此不可能忽略任何目標礦物相的波譜。

1.PGNAA的原理
PGNAA測量的原理是基于元素質子的激活。為此，需要非常強烈的能量。 只有中子發生器或放射源才能傳遞這種能量。當能量撞擊元素的核心時，中子被發射出去并產生放射性同位素。 發出的即時伽馬射線是元素的指紋，由檢測器測量。

圖1：PGNAA（快速伽瑪中子活化）的原理。即時伽馬射線是化學元素的定量指紋。因此，該技術無法測量沒有中子或中子數量少的元素。氫元素是PGNAA無法測量的元素，因為核心中沒有中子，因此PGNAA無法測量物料水分含量。

PGNAA測量從底部穿透原材料，在頂部檢測到響應。 然后將檢測結果轉換為：一定頻率下的能級（MeV）是所檢測元素的指紋。

不同的元素具有不同的頻率。 （示例見圖2）

圖2：伽瑪光譜的示例。 頻率（能量）定義元素，而在此特定頻率下的計數定義元素的數量。 還顯示了背景，這意味著元素的終量是從測量強度中減去的背景。

在某些頻率下的計數（=強度）定義了元素的數量。

近紅外在線礦石品位分析（NIR）鐵礦石應用

Fig 3: PGNAA的測量原理

2. PGNAA測量鐵礦石的挑戰

PGNAA測量存在幾個挑戰，這使得無法準確測量鐵礦石。

-鐵原子一般具有很好的響應，但背景也很高。 與在鐵礦石中一樣，與諸如Si，Al，P之類的成分相比，Fe的含量非常高。例如，Al，此元素始終被覆蓋。如果Fe的濃度很高，則所有其他次要元素都會在伽瑪譜圖中消失，并且除了Fe之外，其他元素也無法準確測量。

-當計數轉換為元素數量時，分析儀在一定的皮帶負載下進行了校準。如果皮帶上有更少或更多的相同材料，則計數會發生變化，并且準確性會降低。由于鐵原子的響應非常高，因此在鐵礦石中很難彌補這種現象。 （比較圖3和圖4）

圖4：如果皮帶上的物料發生變化，則計數會受到影響。

-鐵原子高度吸收中子。這就是說，皮帶負載的變化對計數有很大的影響。由于無法補償鐵原子的高吸收率，因此鐵含量高的材料的測量精度非常低。

-鐵礦石的輸送帶由鐵網支撐，因為鐵礦石比石灰石重得多。因此，傳送帶中的鐵網會額外吸收信息，這是PGNAA無法用于準確測量鐵礦石的另一個因素。

-PGNAA無法測量水分。因此，需要一個附加的濕度傳感器。這兩個分析儀的同步無法精確完成（不同的方法，不同的輸出），因此水分測量不是很準確。水分對于良好的測量至關重要，因為鐵礦石是在不斷變化的天氣條件下開采的。

-PGNAA無法測量碳，因為碳是只有6個中子/質子/電子的非常輕的元素。碳是燒結礦生產中非常重要的成分。

3.NIR（SpectraFlow）的原理

由于NIR測量原理消除了PGNAA的挑戰，因此可以提供比任何PGNAA鐵礦石更準確的測量結果。

-由于NIR是直接測量礦物相，無須進行二次轉換，因此對測量的影響因素減少了。赤鐵礦具有非常好的近紅外光譜特征，磁鐵礦如果數量較多且變化較大，則具有挑戰性。

-可以非常高精度地測量碳。

-以非常高的頻率測量表面，因此*不受皮帶負載變化和輸送機規格的影響。

（NIR）是一項能夠在線準確測量鐵礦石的技術。