近紅外在線礦石品位分析（NIR）鐵礦石應(yīng)用
關(guān)于在線皮帶測量鐵礦石品位的方法，目前有傳統(tǒng)的快速伽瑪中子活化（PGNAA）和近紅外（NIR）兩種方法，以下就這兩種方法在鐵礦工藝上測量的優(yōu)劣勢進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
近紅外在線礦石品位分析（NIR）鐵礦石應(yīng)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(wù)是識別Fe，Si，Mn和P的含量。兩種分析方法都面臨一些挑戰(zhàn)，但是通過比較原理，技術(shù)如何工作，很明顯，PGNAA出于以下幾個原因，不能準(zhǔn)確識別鐵礦石的化學(xué)成分：
-鐵原子是中子吸收劑，這意味著鐵原子的數(shù)量會影響到達(dá)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(fù)荷的不斷變化，鐵原子數(shù)的變化與化學(xué)濃度并不相關(guān)，顯然這會影響檢測并降低準(zhǔn)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(dāng)?shù)停F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(jìn)行測量，因此與皮帶負(fù)載的任何變化無關(guān)。這是NIR的顯著優(yōu)勢。另一個優(yōu)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(biāo)礦物相的波譜。
1.PGNAA的原理
PGNAA測量的原理是基于元素質(zhì)子的激活。為此，需要非常強(qiáng)烈的能量。 只有中子發(fā)生器或放射源才能傳遞這種能量。當(dāng)能量撞擊元素的核心時，中子被發(fā)射出去并產(chǎn)生放射性同位素。 發(fā)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(xué)元素的定量指紋。因此，該技術(shù)無法測量沒有中子或中子數(shù)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(yīng)。 然后將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)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(shù)定義元素的數(shù)量。 還顯示了背景，這意味著元素的終量是從測量強(qiáng)度中減去的背景。
在某些頻率下的計數(shù)（=強(qiáng)度）定義了元素的數(shù)量。
近紅外在線礦石品位分析（NIR）鐵礦石應(yīng)用
Fig 3: PGNAA的測量原理
2. PGNAA測量鐵礦石的挑戰(zhàn)
PGNAA測量存在幾個挑戰(zhàn)，這使得無法準(zhǔn)確測量鐵礦石。
-鐵原子一般具有很好的響應(yīng)，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，F(xiàn)e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(zhǔn)確測量。
-當(dāng)計數(shù)轉(zhuǎn)換為元素數(shù)量時，分析儀在一定的皮帶負(fù)載下進(jìn)行了校準(zhǔn)。如果皮帶上有更少或更多的相同材料，則計數(shù)會發(fā)生變化，并且準(zhǔn)確性會降低。由于鐵原子的響應(yīng)非常高，因此在鐵礦石中很難彌補(bǔ)這種現(xiàn)象。 （比較圖3和圖4）
圖4：如果皮帶上的物料發(fā)生變化，則計數(shù)會受到影響。
-鐵原子高度吸收中子。這就是說，皮帶負(fù)載的變化對計數(shù)有很大的影響。由于無法補(bǔ)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(wǎng)支撐，因為鐵礦石比石灰石重得多。因此，傳送帶中的鐵網(wǎng)會額外吸收信息，這是PGNAA無法用于準(zhǔn)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(zhǔn)確。水分對于良好的測量至關(guān)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(zhì)子/電子的非常輕的元素。碳是燒結(jié)礦生產(chǎn)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(zhàn)，因此可以提供比任何PGNAA鐵礦石更準(zhǔn)確的測量結(jié)果。
-由于NIR是直接測量礦物相，無須進(jìn)行二次轉(zhuǎn)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(shù)量較多且變化較大，則具有挑戰(zhàn)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(fù)載變化和輸送機(jī)規(guī)格的影響。
（NIR）是一項能夠在線準(zhǔn)確測量鐵礦石的技術(shù)。
