Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Ядерно-геофизические методы контроля и управления технологическими процессами в горно-металлургическом производстве

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Ядерно-геофизические методы контроля и управления технологическими процессами в горно-металлургическом производстве"

На правах рукописи

с:

С-гч.

ВОЗЖЕНИКОВ СЕРГЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

ЯДЕРНО- ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В ГОРНО- МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: 04.00.12 - ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА-1997 г.

Работа выполнена в АО «Уральский институт металлов» г. Екатеринбург-

Официальные оппоненты

доктор технических наук Бондаренко В.№

доктор технических наук Воробьев В.П.

доктор геолого-минералогических наук Остроумов Г.В.

Научный консультант доктор технических наук Смирнов Л.А.

Ведущая организация АО «Уралмеханобр», г. Екатеринбург

Защита состоится 1997 г. в Ту * . часов на заседании

диссертационного совета Д. 063.55.03. при Московской государственной геологоразведочной академии по адресу: 117873, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 23.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке МГГА.

Автореферат разослан о^Х _1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ю.И. БЛОХ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аетуальность работы определяется необходимостью дальнейшего совершенствования системы управления технологическими процессами предприятий горно-металлургического комплекса.

Известно, что в технологической цепи от добычи минерального сырья до получения конечного продукта - особое место занимает проблема контроля и управления качеством исходного материала и продуктов его переработки.

Широко используемые для этой цели традиционные аналитические методы во многих случаях оказываются не в состоянии удовлетворять современные требования добывающих и металлургических предприятий из-за низкой производительности и отсутствием возможности автоматизации.

Существенно большими возможностями для создания систем управления качеством добываемого и перерабатываемого сырья обладают геофизические, в первую очередь, ядерно-геофизические методы измерений.

К настоящему времени эти методы уже получили распространение па ряде предприятий горно-металлургического комплекса. Причем их эффективная отдача отмечена на разных стадиях технологии переработки сырья: от рудоподготовки до сортировки готовой продукции.

Несмотря на имеющееся продвижение в области теоретического и экспериментального обоснования ключевых моментов в технологиях дистанционной квалиметрии минерального сырья, по-прежнему существует немало причин, препятствующих внедрению геофизических методов в практику добычи и переработки минерального сырья.

Кроме традиционного отставания в аппаратурном оснащении, можно говорить о практическом отсутствии специализированной геофизической службы на предприятиях горно-металлургического цикла, особенно на предприятиях по добыче и переработке хромитовых и марганцевых руд, сырья для производства огнеупоров и некоторых других видов минерального сырья, включая уголь и кокс.

Основная цель настоящей работы заключалась в теоретическом и экспериментальном обосновании применимости и практическом подтверждении высокой эффективности ядерно-геофизических методов для дистанционного контроля и управления качеством минерального сырья и продуктов его переработки применительно к условиям предприятий черной металлургии.

В соответствии с намеченной целью в диссертации рассмотрены задачи, решения которых характеризуются научной новизной:

- Обоснована (теоретически и экспериментально) технология гамма-абсорбционного дозирования продуктов переработки минерального сырья квазибинарпого состава с произвольным распределением массовой доли металла и переменной толщиной конвейерного потока.

- Рассчитаны основные параметры корреляции между массовыми долями полезных компонент и эффективными атомными номерами марганцевых и хромитовых руд.

- Сформулированы условия, позволяющие реализовать технологию гамма-абсорбционного контроля количества однородного по составу мате риала, перемещающегося на конвейерной ленте мимо пункта просвечивания.

- Исследованы редкометальные особенности ( рентгенорадиометриче-ский и нейтронно-активациоиный анализ) металлургических шлаков ряда ферросплавных предприятий на Урале, в Казахстане и на Украине, обнаружено значительное количество скандия в золотоотходах Рефтинской ГРЭС.

- Предложен способ корректировки результатов нейтронно-акти-вационного анализа па ванадий в Качканарских титано-магнегитовых рудах в связи с мешающим влиянием радионуклида Лгк.

- Предложена и разработана методика комбинированных (тензомет-рическое взвешивание и акустическая локация) измерений для дистанционного контроля зольности энергетических углей.

- Теоретически оценена величина «рельефной помехи» в непрерывном варианте гамма-абсорбционного контроля качества квазибинарного сырья.

- Показано (теоретически и экспериментально), что аппаратурный параметр гамма-спектрометрического варианта просвечивания не зависит от флуктуации рельефа, перемещающегося мимо пункта контроля потока минерального сырья, а функционально связан только с массовой долей поглотителя.

- Теоретически получено соотношение, связывающее между собой основные параметры технологии гамма-абсорбционных измерений.

- Предложен и обоснован способ градуирования аппаратуры, основанный на использовании главных параметров распределения сопоставляемых величин.

В диссертации сформулированы и защищаются следующие научные положения:

1. Определены экспериментальным путем и подтверждены теоретическими расчетами устойчивые функциональные связи измеряемого параметра ослабления потока гамма-излучения с эффективными атомными номерами минерального сырья квазибинарного состава, что позволяет использовать гамма-абсорбционнью измерения в системах контроля и управления его качеством.

2. Стабилизация массовой толщины исследуемого материала при выполнении гамма-абсорбционных измерений в режиме «on line», является необходимым условием для их применения в системах технологического контроля качества минерального сырья.

3. Градуирование приборов технологического контроля качества минерального сырья целесообразно производить путем построения алгоритма функциональной связи измеряемого и аппаратурного параметров через основные статистические характеристики распределения сопоставляемых величин. Что позволяет обеспечить высокую точность выполнения несовместных измерений.

4. Использование геофизических датчиков в системах автоматизированного управления технологическими процессами горно-металлургического производства позволяет оптимизировать их рабочие режимы путем получения оперативной и достоверной информации, добиваясь при этом значительной экономии энергоресурсов и минерального сырья.

5. Комплексные геофизические исследования техногенных отходов крупного промышленного производства дают их наиболее полную технологическую оценку и могут быть использованы для подготовки исходных данных при проектировании и создании новых производств с использованием нетрадиционных источников минерального сырья.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается совпадением расчетов сданными лабораторных и опытных исследований, а также промышленным внедрением рассмотренных в работе методик п технологий.

Подготовлены п утверждены на внутриведомственном уровне метрологические аттестаты гамма-абсорбционных измерений массовых долей оксида хрома, марганца, кальция в рудном сырье и продуктах его переработки, а также нейтронно-активацнонного метода определения марганца и ванадия в технологических пробах.

Имеются акты контрольных сопоставлений результатов ядерно-геофизических измерений с хим. анализами в специально отобранных пробах, проведенных совместно с Центральными заводскими лабораториями Донского и Качканарского ГОКов, Никопольского, Актюбинского, Ключевского завода ферросплавов, Кульдурского бруснтового рудника и др.

Практическая значимость работы заключается в создании теоретической и опытно-экспериментальной базы для подготовки к промышленному внедрению технологии контроля и управления качеством рудного сырья с использованием ядерно-геофизических методов.

Накоплен значительный опыт практического использования результатов научных исследований на крупном промышленном производстве.

Особенно следует отметить созданную под научным руководством автора и успешно действующую в течении нескольких лет на Никопольском заводе ферросплавов автоматизированную систему управления качеством шихтовых материалов. По данным независимой экспертизы, выполненной специалистами «Южгипросталь», промышленная эксплуатация указанной системы позволила только за 9 месяцев (апрель-декабрь 1993 г.) сэкономить более 11 млн. квт. час. электроэнергии на 5-й и 6-й электропечах цеха № 1 НГЗФ.

Полученные в результате внедрения научных разработок обширные практические и статистические данные позволили оптимизировать технологические показатели процессов обогащения хромитовых, марганцевых, бруситовых руд, шихтоподготовки при производстве марганцевых, железорудных и хромовых агломератов, обжига огнеупорного сырья.

Апробации работы. Основные положения работы обсуждались на научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах в разное время, начиная с 1980 г., в частности:

- «Комплексная система контроля качества руд на горно-обогатительных комбинатах» (отраслевая НТК, г. Качканар, 1980).

- «Интенсификация и повышение эффективности горных и геологоразведочных работ для обеспечения минеральным сырьем промышленности Урала» (НТК СГИ, г. Свердловск, 1982).

- «Повышение эффективности горных и геологоразведочных работ на основе технического перевооружения и улучшения технологического производства» (НТК СГИ, г. Свердловск, 1983).

- «Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых» (НТК молодых ученых и специалистов, г. Апатиты, 1984).

- «Совершенствование геологоразведочных работ, технологии и техники добычи и переработки полезных ископаемых на Урале» (НТК СГИ, г. Свердловск, 1984).

- «Геофизические методы разведки и опробования руд черных металлов» (семинар при ВДНХ, павильон «Металлургия», г. Москва, 1985).

- «Совершенствование технологии и техники горных и геологоразведочных работ на Урале» (НТК СГИ, г. Свердловск, 1985).

- «Состояние и перспективы производства электротехнического пе риклаза повышенного качества» (НТС ВОСТИО, г. Свердловск, 1987).

- «Ускорение научно-технического прогресса в горном деле и геоло гии на основе применения новых технологий» (НТК СГИ, г. Свердловск 1987).

- «Технология гамма-абсорбционных измерений для контроля качества горнорудного сырья» (экспонат ВДНХ, бронзовая медаль, г. Москва, 1987).

- «Разработка технологии контроля качества хромитовых руд» (конкурс молодежных работ в области науки, техники, производства, диплом лауреата, г. Свердловск, 1988).

Отдельные вопросы но теме исследования в разное время (1986-1996 г.г.) рассматривались на семинарах при лаборатории оценки качества минерального сырья института горного дела и кафедры ядерной геофизики Уральской горно-геологической академии (г. Екатеринбург), в рабочем порядке на совещаниях при технических руководителях Лкпобинского (Казахстан), Ключевского (Свердловская область), Челябинского электрометаллургического комбината (г. Челябинск) и Донского горнообогатительного комбината(г. Хромтау, Казахстан).

Специальные вопросы, связанные с утилизацией техногенного сырья обсуждались при участии автора со специалистами горно-химических предприятий п Марганецком ГОКе (Украина) и Чкаловске (Таджикистан), медеплавильного комбината в Кировограде, а также с ВНИИХТ (г. Москва), горно-геологическом университете (г. София, Болгария) и Уральского института металлов (г. Екатеринбург).

Публикации. Материалы диссертации изложены в 32 работах, опубликованных в разных изданиях в течении 1982-1996 г.г. и в 16 отчетах по госбюджетным и хоздоговорным НИР, находящимся в фондах института горного дела и Уральской государственно!! горно-геологической академии.

Автор считает своим долгом выразить признательность и благодарность за полезные дискуссии, помощь при выполнении и подготовке работы к защите д.т.п., проф. Бастану П.П., сотрудникам кафедры ядерной геофизики УГГГА и Уральского института металлов, работникам Ключевского, Аюпобинского и Никопольского завода ферросплавов, Челябинского электромепшлургического. комбината, а также сотрудникам лаборатории ядерной геофизики ИГУрО РАН.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Введение

Во введении, кроме общей характеристики работы, дается обзор современных методов оценки качества минерального сырья для черной, металлургии.

Несмотря на очевидные преимущества дистанционных методов ква-лиметрин минерального сырья, основным способом оценки качества руд черных металлов и продуктов их переработки по-прежнему является химический анализ.

По ряду признаков (трудоемкость пробоотбора, длительность анализа и др.) химический метод не в состоянии обеспечить получение непрерывной и немедленной информации о качестве минерального сырья, т.е. не может быть заложен в основу автоматизированной системы контроля и управления технологическими процессами в горном деле и металлургии.

В работе приводятся краткие сведения о современной аналитике на хром, марганец, кальций и некоторые другие компоненты минерального сырья, используемого в черной металлургии.

Методы оценки качества хромитовых руд

Для анализа порошковых проб на хром в Кемпирсайских хромитах Вознесенский Л.И., Малютин А.И., Очкур А.П. и др. еще в 70-х годах разработали методику рентгенорадиометрического анализа по K-линии хрома (5.4 кэВ) возбуждаемой гамма-квантами Cdm (Ег= 22 кэВ).

Погрешность методики по оценке авторов составляет ±0.55% Сг20з вс всем диапазоне промышленных содержаний, включая бедные руды.

Кроме порошковых проб рентгенрадиометрические измерения нг хром в условиях ДонГОКа выполнялись и для анализа проб шлаков взрыв ных скважин.

Для определения хрома в рудных подсечениях по скважинам доста точно надежным оказался гамма-гамма "метод в селективном вариант« (Блюменцев A.M., Фельдман И.И.).

Реализация гамма-гамма селективного метода для контроля качествг Кемпирсайских хромитов на конвейерной ленте занималась группа геофи зиков Криворожского горно-рудного института (Назаров И.А., Мали! A.C., Гуров В.Д. и др.). В опытном образце аппаратуры ими была приме нена методика двухлучевых измерений в геометрии отражения.

Малахов Г.М. и др. рассматривали возможности гамма-абсорбционного метода для обогащения хромитовых руд. Исследования сопровождались промышленными испытаниями на обогатительной фабрике. В процессе испытаний из исходной руды с содержаниями Сг20з - 50% были получены концентрат и хвосты с содержаниями 55.7 и 18.25% СггОу соответственно.

К сожалению, в дальнейшем эти работы не проводились. Более подробно возможности гнмма-абсорбциониых измерений для контроля качества хромитовых руд были исследованы в работах геофизиков института горного дела УрО РАН.

Методы оценки качества марганцевых руд

В работах Очкура А.П., Томского И.В. и др. описана технология рентгенорадиометрнческих измерений на Мп в разных вариантах. Как свидетельствует опыт работ, на Чкаловской обогатительной фабрике Ордже-никидзевского ГОКа среднеквадратическое расхождение с данными химического анализа составило ±1% при среднем содержании 44-45%.

Применение рентгено-радиометрического анализа для оценки качества продуктов обогащения Л/я-руд на транспортерной ленте носило экспериментальный характер.

Работа выполнялась с помощью макета специальной аппаратуры, включавшей зондовое устройство с газоразрядным счетчиком СРПО-31 и источником возбуждения С(1т. В качестве анализатора использовался двухканальный спектрометр с аналоговой схемой отношений.

Анализировался материал крупностью < 40 мм, движущийся со скоростью до 2 м/с. Переход от спектрального отношения к массовой доле Мп осуществлялся с помощью эталонировочного графика.

Контраст в эффективных атомных номерах между полезной компонентой и матрицей Д/л-содержащих руд является благоприятной предпосылкой для контроля их качества через функцию пропускания коллимиро-ванного пучка мягких гамма-лучей.

В работах Возженникова С.Г. и др., выполненный применительно к условиям Никопольского завода ферросплавов, показано, что гамма-абсорбционные измерения в комбинации с тензометрической дозировкой оказываются достаточными для непрерывного контроля качества Мп-содержащих агломератов в процессе их загрузки в печь.

Методы контроля качества бруситов

В работах сотрудников Восточного института огнеупоров (Таксис Г.Л. и др.) показано, что для технологических целей оказывается достаточным иметь оперативную информацию о массовой доле оксида кальция в бруситах. Из-за контраста в эффективных атомных номерах СаО и Мд-содержащей матрицы качество бруситовых руд и продуктов их переработки - периклазовых порошков, - как это следует из работ сотрудников института горного дела УрО РАН для экспрессной оценки качества бруситовых руд и периклазовых порошков эффективным является гамма-абсорбционный метод.

Пшеничный Г.А., Томский И.В. и др. для определения кальция в титановых рудах использовали рентгенорадиометрический анализ с аппаратурой на пропорциональных счетчиках. Беляковым М.А. и др. для определения кальция в пробах применялась аппаратура со сцинтиляционным детектором.

В институте ВОСТиО (Таксис Г.А. и др.) была разработана методика рентгенорадиометрического анализа на кальций с использованием в качестве возбуждающего источника /'V5.

Применение флуоресцентного анализа для оперативного технологического контроля имеет, по крайней мере, один принципиальный недостаток: необходимость предварительной подготовки (измельчение до 0.06 мм) исследуемого материала.

Хорошие результаты на кальций для контроля качества известняков были получены Паком Ю.Н. с помощью гамма-альбедной установки. При сопоставлении результатов химического и гамма-альбедного метода на СаО в известняках среднеквадратичное отклонение составило ±1.1%.

Твердое топливо (уголь и кокс)

В работе приводятся краткие характеристики современных методов анализа твердого топлива на зольность, подробно описанные в монографиях Уткина В.И. (1975), Старчика Л.П. (1978), Пака Ю.Н. (1985) и справочнике Филиппова Е.М. (1978) и др.

В дополнении к существующим методам рассмотрен вариант плотно-стного контроля зольности товарного топлива в движении путем комбинирования тензометрнческого взвешивания и слежения за объемом угольной массы через акустическую локацию ее рельефа, предложенный Уральскими геофизиками в 1992 г.

Глава 2. Фнзико-технологичсскис характеристики объектов исследований

Основное внимание в работе уделено разработке технологии дистанционного контроля и управления качеством минерального сырья для черной металлургии.

Материалы по особенносгям минерального и химического состава хромитовых, марганцевых и бруситовых руд приводятся в реферативном изложении с использованием опубликованных и фондовых источников на примерах Кимперсайского, Никопольского и Кульдурского месторождений.

Хромитовые руды

Главное применение хромит находит в металлургии, которая потребляет 50% мировой добычи, остальное количество хромсодержащего минерального сырья распределяется между огнеупорной (40%) и химической промышленностью.

В металлургии добавка хрома в виде феррохрома (65-70% Сг) к сталям придает им вязкость, повышает твердость и антикоррозийные свойства.

В качестве огнеупорного материала хромит используется как обкладка в мартеновских печах, в химической промышленности хромит служит сырьем для получения красок и других целей.

Требования различных отраслей промышленности к качеству руд не одинаковы. Наиболее строгие требования предъявляются в металлургии, для которой пригодны руды с содержанием оксида хрома не менее 40% при соотношении СпО^/Ь'еО > 2.5.

Огнеупорная и химическая промышленность использует менее качественные руды (СпОз = 32-35%), в которых отношение СъОз/РеО может быть меньше 2.

Среди весьма крупных месторождений хромита (с разведанными запасами > 25 млн. т.) выделяется Кемперсайское рудное поле, находящееся в пределах южной оконечности Урала на территории Казахстана.

Генетически кемпирсайские хромиты связаны с ультрабазнтами, которые в процессе метаморфизма превращаются в змеевики. Главная масса хрома при кристаллизации выпадает в виде рассеянных в матрице зерен акцессорных хромшпинелидов.

Размеры вкрапленников меняются от 0.1 до 5.0 мм. Распределение минерализации внутри рудных тел весьма неравномерное с коэффициентом вариации по содержанию СпОз- 14%.

Химический состав руд несложен и определяется в основном оксидами хрома, железа и кремния. Средняя концентрация FeO - 11.6% при коэффициенте вариации 7%. Исключения составляют бурые разности хромитов, где содержание FeO может достигать 25%, однако эти руды имеют ограниченные запасы. Между массовыми долями хрома и кремния существует обратная корреляция.

Хромитовые руды и вмещающие породы характеризуются контрастом в плотностях (до 2 г/см3), поэтому рудная масса, засоренная при отработке пустыми породами легко обогащается гравитационным образом.

Минералогический состав кемпирсайских хромитов несложен. Основной рудный минерал - магнохромит (Mg, Fe)0 • СпОз, реже хромпико-тит (Mg, Fe)0 ■ (Cr, Al)iO з. Основной минерал матрицы - хризолит (Mg, Fe)0 ■ 2SiO • НгОъ. Из вторичных минералов в хромитовых рудах в незначительных количествах присутствуют карбонаты, кварц, брусит, тальк и др. Массовые доли «попутных» элементов в кемпирсайских рудах колеблются в следующих пределах: оксид титана 0.02-0.17%, никеля 0.05-0.9%, кобальта до 0.01%, меди до 0.02%. ванадия от 0.001 до 0.3%. По данным пробирного анализа в хромитовых рудах установлено присутствие золота от следов до 1 г/т, платины до 0.1 г/т, палладия до 0.5 г/т , родия до 0.07 г/т.

Марганцевые руды

В земной коре известно более 150 марганецсодержащих минералов не промышленное значение имеют лишь некоторые минергшы: пиролюзит манганит, псиломелан, браунит, гаусманит, родохрозит, манганокальцит родонит.

Марганец используется в основном й черной металлургии и в хими ческой промышленности. Кроме того, Л/л-руды потребляются электротех нической, керамической, лакокрасочной и другими отраслями промыш ленности. В черной металлургии марганец применяют в виде ферромар ганца (50-80% Мл) или в виде т.н. «зеркального» чугуна (15-35% Мп). FIpi этом используется до 95% всех добываемых высококачественны; (оксидных) руд. На каждую тонну рядовой стали расходуется 6 кг ферро марганца. Еще большее количество ферромарганца добавляют при вы плавке специальных сортов стали. Широкое применение марганца в ста-

леваренни определяется тем, что его добавка обуславливает повышение вязкости, ковкости и твердости стали.

Марганец является восстановителем оксидов железа, обладая способностью легко окисляться при высоких температурах. К тому же он способствует образованию жидких шлаков и более легкому отделению их от расплава, а также удалению вредных примесей (фосфор, кремний, сера) в шлаки.

Металлургическая промышленность использует товарные руды с содержанием Мп от 25 до 56%. В химической промышленности, главным образом для производства сухих батареи электропитания, используется руда с содержанием МпОг не менее 85%.

Основным источником добычи Мп являются экзогенные месторождения, а среди них наибольшее значение имеют осадочные месторождения, к числу которых относится Никопольское месторождение (Украина), которое эксплуатируется с 1886 г.

Рудный пласт Никопольского месторождения расположен на глубине от 10 до 100 м, мощность пласта от 1.5 до 2.5 м, на отдельных участках до 4-6 м.

Рудная залежь представлена песчано-глинистой породой с вкраплениями рудного вещества в виде стяжений неправильной формы (желваки, угловатые куски), концентрически слоистых и концентрически-скорлуповатых образований (конкреции, оолиты), сплошных прослоев, мелких землистых частиц. Главными рудными минералами на месторождении являются манганит, пиролюзит, псипомелан, мангакальцит, кальциевый родохрозит.

Бруситоше руды

Минералогически брусит относится к группе гидроокислов, т.е. соединений металлов с гидроксильной группой, полностью или частично замещающей ионы кислорода в оксидах. В состав брусита(без примесей) входит 69% МцО и 31% ИгО. Формула брусита - Мя(ОИ)г.

Помимо оксида магния и воды в природных бруситах обычно присутствуют изоморфные примеси /г и Мп, а также примеси БЮг, Л1гОъ, СаО и другие соединения. Является сырьем для получения периклазовых порошков, которые применяются для изготовления огнеупорных материалов в сталелитейной, цементной и электротехнической промышленности.

При температуре 490° С происходит диссоциация брусита с образованием оксида магния (периклаз). Природные примеси в бруситах в процессе обжига образуют с М%0 различные продукты, ухудшающие огне-

упорные свойства периклаза. Особенно нежелательно присутствие извести (СаО), которая в периклазе остается несвязанной и поэтому понижает механическую прочность огнеупоров.

Именно по этой причине оказывается необходимым получение немедленных сведений о массовой доли оксида кальция в брусите и периклазе. _

Вариации эффективных атомных номеров Z и статистическая оценка корреляционных, связей Z (Сг), Z (Мп), 2 (Са) для хромитовых, марганцевых и бруситовых руд

Сведения о химическом составе хромитовых, марганцевых и бруситовых руд использовались для расчета эффективных атомных номеров по каждой из проб соответствующей выборки с меняющимися величинами массовых долей соответствующих поглотителей. Численные значения 2 рассчитывались по формуле Поройкова

1/3

(2.1)

/

где: /и, - отношение числа Менделеева /-ой компоненты к ее массовому

числу;

т- среднее значение 7.{/Ах\

/?/ - массовая доля ¡-ой компоненты в пробе.

Для сред с малым содержанием водорода (или при его отсутствии) использовалось приближенное выражение для Z, которое получается при допущении об устойчивости отношения 2/А. Поскольку состав руд обычно дается в оксидах , то для упрощения расчетов Z вначале были получены в числах величины атомных номеров для каждой из компонент, входящих в состав проб данной выборки.

В работе приведены эффективные атомные номера основных оксидов входящих в состав руд черных металлов, рассчитанные по приближенной формуле Поройкова

- Г V3

2= ¡Хрх-3 (2.2)

Кроме численных значений Z для основных оксидов, входящих в состав руд черных металлов, в диссертации приведены гистограммы распределения их массовых долей со сведениями наиболее вероятных значений и дисперсиях.

Для хромнтовых руд расчеты выполнены применительно к выборке из 35 проб, отобранных на Кимперсайском месторождении. Поведение 7 для этой выборки дано в работе в виде гистограммы. Результаты расчетов свидетельствуют о том, что численные значения 7 растут с ростом массовой доли оксида хрома в 1-х пробах.

При этом размаху между предельными концентрациями СпОз от 10.5 до 55.0% соответствует различие по 7 от 14.7 до 20.7 единиц.

Другими словами, на каждый процент прироста содержания СпОз величина 7 увеличивается примерно на 0.15 ед., что должно заметно сказываться на величине функции пропускания мягких гамма-лучей, из-за сильной зависимости сечения фотоэффекта от 7 (тф _

В работе приводится корреляционная зависимость Z (СпОз), построенная с учетом данных о составе хромсодержащих проб и соответствующих величин эффективных атомных номеров. Из зависимости 7(СпОз) видно, что массовая доля оксида хрома и 7 линейно связаны между собой, по крайней мере, в диапазоне от 10 до 55% СпОз с коэффициентом корреляции +0.91, что свидетельствует о линейном характере зависимости ц(7). Отмеченное обстоятельство является благоприятной физической предпосылкой для использования гамма-абсорбционных измерений при контроле качества хромитовых руд. Следует отметить, что тесная корреляция для функции во многом определяется относительной устойчивостью главной помехи (железа) при определении оксида хрома через функцию пропускания. Имея в виду результаты статистической обработки данных о составе кимперсайских хромитовых руд получается, что коэффициент вариации оксида железа составляет 11%. Уравнение регрессии: ц(СпОз) - 8.182 -114.23.

По аналогичной схеме были обработаны материалы о химическом составе группы проб, отобранных на Никопольском месторождении марганцевых руд.

В работе приведены данные о составе Л/и-содержащих проб, дополненные расчетными значениями эффективных атомных номеров по выборке из 18 проб.

Распределение массовых долей основных компонент, входящих в состав Никопольских руд приведено в работе в виде соответствующих гистограмм с данными о модальных величинах и стандартных отклонениях. Там же приведена гистограмма распределения 7.

Уравнение регрессии, полученное с использованием главных параметров кривых распределения сопоставляемых величин (моды и диспер-

сии по Мп и Z ), выглядит следующим образом: д(Мп) = в.A4Z - 96.86, при коэффициенте корреляции +0.88.

Результаты обработки свидетельствуют о том, что по крайней мере, в диапазоне от первых процентов до 50-60% марганца наблюдается устойчивая линейная корреляция между массовой долей Л/л и эффективным атомным номером.

При этой разнице между предельными концентрациями Л/я (Ас/ « 57%) соответствует различию по Z ~ 9 единиц. Другими словами, на каждый процент прироста марганца величина эффективного атомного номера увеличивается на 0.16 ед., что должно заметно сказаться на величине функции пропускания гамма-лучей мягких линий (например, Ати> - 60 кэВ). Устойчивая линейная связь между массовой долей Мп и эффективным атомным номером в сочетании с высокой чувствительностью, является благоприятной предпосылкой для использования гамма-абсорбционных измерений при контроле качества Никопольских руд.

Аналогичный вывод следует из анализа связи между эффективными величинами атомного номера и массовой долей кальция в бруситовых рудах и продуктах их переработки - периклазовых порошках.

Результаты расчета 7. с использованием формулы Поройкова сви-детьствуют о том, что связь между содержанием оксида кальция и эффективным атомным номером характеризуется линейной функцией с высоким коэффициентом корреляции +0.9, полученным, правда, по малой выборке.

Применительно к периклазовому порошку видно, что при изменении содержания оксида кальция на 1% величина X меняется примерно на 0.15 ед. Указанная разница вполне достаточна для обеспечения надежности гамма-абсорбционных измерений на кальций в бруситах и периклазопом порошке.

Квазибинарность состава хромитовых, марганцевых и бруситовых руд

По определению, под веществами квазибинарного состава обычно понимают вещества (включая минералы, горные породы и руды) «как бы» состоящие из двух компонент, контрастно отличающихся между собою пс одному (или нескольким) параметрам, например, по плотности или эффективному атомному номеру.

Применительно к рудам черных металлов обращает внимание различие в X для рудной компоненты (СпОз, МпОг,Ге20}) и породообра-

зующих окислов (АЬОз, БЮг, МцО, СаО, N»20, К2О), составляющих наполнитель или матрицу руды квазибинарного состава.

Имея в виду модальные значения массовых долей породообразующих окислов и численные величины их эффективных атомных номеров рассчитаны 7. для наполнителей Кемпирсайских хромитов и Никопольских марганцевых руд.

При оценке степени «квазибпнарности» бруситоиых руд матрица принята равной 98.5 %, остальное: поглотитель - СаО - 1.5%.

При расчете выяснилось, что эффективные атомные номера наполнителей хромитовых и марганцевых руд мало отличаются между собой (13.2 и 13.3 ед., соответственно) и близки к численным значениям 7 для изверженных пород основного состава.

Отмеченное, означает наличие заметного контраста в эффективных атомных номерах между рудными компонентами 7. (СпОз) = 21.01, Z (МпО) = 23.03 и матрицей для хромитовых и марганцевых руд. Практически хромитовые руды следует рассматривать как вещества, «как бы» состоящие только из хрома и элемента номер 13 (алюминия). Аналогично, марганцевые руды, «как бы» состоят из марганца и алюминия.

Другими словами, хромитовые и Мп-руды, - природные минеральные образования, характеризуются квазибинарным (по 7. ) составом.

То же самое относится и к брусиговым рудам, матрица которых -гидроокись магния характеризуется X = 10.8, в то время как тяжелая компонента в бруситах СаО имеет 2 = 18.03. Правда, в данном случае, речь идет лишь о примеси тяжелой компоненты в относительно легкой матрице. Можно считать, что бруситовые руды тоже являются квазибинарными, «как бы» состоящими из легкой (магниевой) матрицы и примеси тяжелой (кальциевой) компоненты.

Глава 3. Обоснование применимости гамма-абсорбционного метода для анализа квазибинарных сред

Массовые коэффициенты ослабления гамма-лучей радионуклида Ат24' основными компонентами руд черных металлов

В работе приведены массовые коэффициенты полного ослабления гамма-лучей с. энергией 60 кэВ (Атгм) основными оксидами, входящими в состав хромитовых, марганцевых, бруситовых руд.

Учитывая доли соответствующих компонент в составе руд черных металлов, получены средние значения массовых коэффициентов ослабления. Результаты расчетов свидетельствуют о значительном контрасте.мае-

совых коэффициентов ослабления для породообразующих (кроме КгО и СаО ) и рудных оксидов, обусловленный различием эффективных атомных номеров. _

Усреднение ц для породообразующих компонент с учетом данных о особенностях химического состава показало, что для Кемпирсайских хромитов массовые коэффициенты ослабления гамма-лучей отличаются применительно к наполнителю //„и рудной компоненты /ирв три раза.

Неравенство /ТР » /7„является, по сути дела, условием при соблюдении которого принципиально возможно количественное определение рудной компоненты в Кемпирсайских рудах по величине функции пропускания коллимированного пучка мягких гамма-лучей. Следует подчеркнуть что под рудной компонентой в данном случае имеется в виду сумма оксидов хрома и железа. Если указанное выше неравенство является необходимым условием для определения суммы СпОъ+РеО то устойчивое поведение железа в Кемпирсайских хромитах является достаточным для надежного определения оксида хрома через функцию пропускания гамма-лучей радионуклида Ат~4'.

Аналогичный вывод делается в работе по# контролю марганцевых и бруситовых руд. В работе подчеркивается, что главным источником методической погрешности гамма-абсорбционного анализа является допущение о постоянстве состава матрицы в средах квазибинарного состава.

Поскольку состав матрицы, например, для Мп-руд меняется в зависимости от их разновидностей, то отмеченное приводит к колебаниям параметра /Тн.

В диссертации приводится зависимость массовых коэффициентов ослабления гамма-лучей Лгп141 от содержания Мп в агломератах 4-х типов, рассчитанные с учетом их состава. Результаты расчета свидетельствуют, что, по крайней мере для агломератов АМНВ1, АМНВ2, АМНШ теснота связи (Я > 0.9) являются достаточными для надежных и экспрессных определений Мп через функцию пропускания у-лучей Ат241.

Целесообразность получения немедленной информации о качестве агломерата в процессе его загрузки в печь иллюстрирована в диссертации материалами об изменениях средних содержаний Мп в агломератах АМНВ1 и АМНВ2 во времени (по данным Никопольского завода ферросплавов ). Размах изменений массовой доли Мп во времени например, для агломерата АМНВ1 достигает 4% (абс.).

Экспериментальная проверка устойчивости коэффициента Бэра

Справедливость аппроксимации руд черных металлов бинарной смесью из-за контраста в эффективных значениях атомных номеров и массовых коэффициентов ослабления гамма-лучей «наполнителем» и рудной компонентой была проверена экспериментально применительно к хроми-товым рудам Кемпирсайского месторождения. Исследовалась степень устойчивости коэффициента Бэра. Измерения выполнялись на пробах хро-митовых руд с известными (по данным хим/анализа) содержаниями оксида хрома. Всего было исследовано 700 хром содержащих проб Кемпирсайских руд с колебаниями СпОз от 20 до 55%.

Численные значения параметра а определялись с помощью следующей формулы, вытекающей из обобщенного закона Бугера-Ламберта-Бэра

а = -(хд)'ЫТ(х), (3.1)

где: Т(х) - функция пропускания коллимированного пучка у-лучей Ати'.

Полагая .v = const, q - var, были получены данные об а-параметре. Результаты измерений позволили убедиться в устойчивости ar-параметра в широком диапазоне содержаний СггОз.

Применительно к гамма-излученню радионуклида Am2" постоянная Бэра для оксида хрома оказалась равной а = 0.02 ± 0.001 см"1.

Устойчивость а-параметра имеет принципиальное значение для обоснования применимости гамма-абсорбционного анализа руд черных металлов, характеризующихся квазибинарным составом.

Полагая а — const, соблюдая постоянной толщину просвечиваемой пробы (х = const,) оказывается возможным получение «немедленных» сведений о массовой доле поглощающей (рудной) компоненты через функцию пропускания гамма-лучей, поскольку из (3.1)

q = С In Т, (3.2)

где: С - некоторый множитель, зависящий от типа поглотителя и спектрального состава гамма-лучей.

Соотношение (3.2) было использовано для экспрессной оценки массовой доли оксида хрома на Донском ГОКе по методике разработанной при участии автора.

Как свидетельствуют результаты статистической обработки данных гамма-абсорбционных измерений на хром, погрешность определения мае-

совой доли CriOi составляет при вероятности 1' = 0.67, а = 1.3%; Р = 0.95, а = 2.6%; Р = 0.997, о = 3.9%.

Аналогичные результаты были в дальнейшем получены для Мп-содержащих руд на Мп и на Са в бруситах и периклазовых порошках.

Отмеченное обстоятельство является следствием устойчивости а-параметра применительно к данному типу руды квазибинарного состава и положено в основу автоматизированной системы контроля и управления качеством сырья для предприятий черной металлургии.

Забегая вперед отметим, что такая система была разработана и впервые внедрена при участии автора в технологический цикл производства на Никопольском заводе ферросплавов в 1994 г.

Физико-технологическое (гл. 2) и экспериментальное (гл. 3) обоснование применимости гамма-абсорбционных измерений для контроля и управления качеством руд черных металлов (на примере хромитовых и марганцевых руд), а так же огнеупорного сырья (бруситовые руды и продукты их переработки) составляет содержание первого защищаемого положения.

Глава 4. Теория непрерывных у-абсорбциоппых измерений

В главе 4 приводится теоретическое обоснование принципиальных элементов технологии дистанционного контроля и управления качеством минерального сырья квазибинарного состава через функцию пропускания коллимированного пучка гамма-лучей.

Физические основы у-абсорбционного дозирования рудного сырья

Показано, что строгая дозировка некоторой компоненты шихты (например, Мп), загружаемой конвейером в печь в виде агломерата с произвольным распределением металла во времени q(i) возможна при соблюдении следующих условий (допущений), справедливость которых может быть проверена лишь опытом:

- контраст в массовых коэффициентах поглощения гамма-лучей рудной компонентой и матрицей велик настолько, что ослаблением фотонов в «пустой» породе можно пренебречь;

- насыпная плотность агломерата данного сорта p(t) во времени изменяется настолько мало, что ее можно считать постоянной; - скорость перемещения конвейерной ленты и не зависит от /;

- форму сечения транспортируемого потока будем полагать прямоугольной с постоянным основанием «Ь» и переменной высотой x(t).

При соблюдении отмеченных условий, суммарное количество металла М, которое пройдет через пункт просвечивания за некоторый промежуток времени г, будет равно:

М = у]8(1)р(1)ч(1)(П, (4.1)

О

где: Б(1) - мгновенное сечение сырьевого потока в произвольный момент времени.

Для случая, когда сечение транспортируемого потока апроксимиру-ется прямоугольной формой, а насыпная плотность постоянна

М = \рЬ}с!(1)х(1)с11. (4.2)

О

Или, имея в виду закон Бугера-Ламберта-Бэра, получим

М =-«"' урЬ^\пТ(1)1П, (4.3)

О

где: а - коэффициент Бэра.

Считая, что параметры и, р, Ь и а являются константами, имеем

М = СТ$\пТ(1)(П. (4.4)

О

где: С =-а'1 \рЬ.

Заменив процедуру интегрирования суммированием дискретных величин и полагая интервал суммирования А/ постоянным, получим для массы металла, прошедшего через пункт просвечивания за промежуток г т

М = С А! £ 1п7), или

/=о

г

САШ'1!.] п7; 1. (4.5)

га

Соотношение (4.5) получило название критерия дозировки. Перепишем (4.5) следующим образом

- (аМ)'' Ь\рА1 = \ (4.6)

Левую часть равенства (4.6) можно вычислить, поскольку входящие в нее параметры известны. Надежнее, однако эту часть определять тари-

ровкой через эталонную массу агломерата с устойчивой долей металла при стандартных условиях загрузки.

В работе введено понятие эталонировочного параметра Р3, имеющего размерность [г] и представляющего собой величину аппаратурного параметра, приходящуюся на единицу массы металла х

/>э = -Л/э-1Цп'Л. (4.7)

1=о

Параметр Ро является ключевой величиной, от устойчивости и надежности определения которой зависит правильность дозировки металла

через функцию пропускания гамма-лучей.

Перепишем формулу (4.7) т

М = - /V1 X In71 (4.8)

1=0

Из формулы (4.8) видно, что верхний предел суммирования определяется требуемым количеством металла при заданных условиях конвейерной загрузки агломерата в печь.

На старте загрузки контрольное табло должно высвечивать цифру, соответствующую величине \/(МР->).

В процессе загрузки сумма аппаратурных параметров растет до тех пор пока показатель на табло не сравняется с единицей, после чего следует команда о прекращении загрузки.

Следует отметить, что на практике к настоящему времени реализован вариант дозирования с тензометрическим контролем массы агломерата, что эквивалентно стабилизации массовой толщины загружаемого материала.

Действительно, при постоянной скорости конвейерной транспортировки и, количество агломерата dQ, прошедшего через пункт просвечивания за время dt

dQ = vS(t)p(t)di, (4.9)

где: S(t)- мгновенное сечение транспортируемого потока в пункте просвечивания.

В случае прямоугольной формы потока с постоянным основанием «6» и переменной величиной x(l)

dQ = vbp(t)x(t)dl. (4.10)

Тогда суммарное, количество агломерата, прошедшего через контрольный пункт за определенное время г, составит

Г

Q = vbjp(l)x(l)dt. О

(4.11)

Если левую часть равенства (4.11) положить равной постоянной величине, то постоянном должна быть и правая часть. Поскольку по технологии загрузки при заданной производительности конвейера и заданной массе время загрузки г должно быть постоянным, то мы должны положить постоянным произведение р(1)х(1), т.е. тензометрическое дозирование массы эквивалентно стабилизации массовой толщины загружаемого материала.

Приведенное выше теоретическое обоснование технологии дозирования рудной компоненты с меняющейся массовой долей в агломерате, составляет содержание второго защищаемого положения.

Теоретическая оценка точности гамма-абсорбционного анализа вещества

Исследовалось приращение функции пропускания АТ в зависимости от изменения массовой доли поглощающей компоненты А</ в среде квазибинарного состава. Считая, что АТ = T(q) - Т(ц+Ас[), можно получить

Из формулы (4.12) следует, что для получения сведений о массовой доле поглотителя с относительной погрешностью Аq/q, функция пропускания Т должна быть зарегистрирована с относительной погрешностью АТ/Тменьшей чем Ai]/q. При этом конкретное соотношение между ошибками в определении функции пропускания и массовой доли зависит только от величины Т.

Поскольку численное значение функции пропускания зависит от нескольких величин (тип поглотителя, спектральный состав просвечивающего гамма-излучения, величины входного потока гамма-лучей, толщины просвечиваемого слоя, времени измерений и заданной точности), то в работе приводится количественное соотношение, которое связывает между собою основные параметры гамма-просвечивания.

В частности, для оценки времени измерений I, которое обеспечивает заданную величину Aq/q при некоторых значениях входного потока Уо и толщины просвечиваемого слоя л*, получена следующая формула

Ад___АТ

(4.12)

q ~ 1п7 'Г •

-1

(4.14)

В формуле (4.13) толщина просвечиваемого слоя х выражена в долях оптимальной величины х„р, — (ас})'1 и обозначена к = х/хир,.

Из формулы (4.13) можно обнаружить, что время измерений, обеспечивающее. заданную точность мало меняется в довольно широком диапазоне параметра (К /с <5), сильно возрастая при малых и больших толщинах просвечивания.

Инерционные искажения функции пропускания в порционном варианте галша-аГкорбционного контроля

Среди существующих разновидностей радиометрического обогащения минерального сырья известен так называемый порционный способ сортировки рудной массы, основанный на пороговом принципе срабатывания исполнительного устройства.

Порционный способ позволяет осуществлять автоматическую сепарацию горно-рудного сырья па два потока с концентрациями полезной компоненты больше и меньше заданного (порогового) значения.

При разработке схемы порционного обогащения важное значение имеет характер распределения аппаратурного параметра в зависимости от скорости (и) транспортировки рудной массы и постоянной времени т интегрирующего контура блока регистрации.

Применительно к порционному обогащению квазибинарных руд (например, хромитовые руды) с использованием у-абсорбциометрии можно считать, что распределение функции пропускания в статическом случае (и = 0) имеет П-образную форму.

При скорости отличной от нуля распределение аппаратурного параметра в аналоговых схемах регистрации деформируется в зависимости от параметров инерционных искажений.

Отмеченное обстоятельство следует иметь в виду при реализации порционной технологии обогащения. Необходимы, например рекомендации о геометрии просвечиваемых в движении порций и величинах «пустых» промежутков между ними.

В работе показано, что истинное.(статическое) и динамическое значения аппаратурных параметров совпадают между собою, когда промежуток Ах между смежными порциями оказывается равным (или больше)

Ах >- ут\п [ I - ехр(- а (¡А}])].

(4.14)

Мешающее влияние инерционных искажений быстро уменьшается с увеличением длины контролируемой порции Лх„. В том случае, когда величина Ах„ » ит. площадь динамической кривой практически совпадает с истинным (статическим) значением.

Другими словами, инерционные искажения в порционном варианте гамма-абсорбционного обогащения надежно исключаются подбором геометрии просвечиваемых порций минерального сырья и длиной промежутков между смежными порциями.

Теоретическая оценка величины «рельефной помехи»

Серьезной помехой при реализации гамма-абсорбционного варианта непрерывного контроля являются колебания толщины «просвечиваемого» потока горно-рудной массы. В ряде случаев толщину слоя удается стабилизировать с помощью технических средств, однако механическое ограничение потока по толщине надежно реализуется лишь на фракциях мелкого дробления. В работе приводится количественная оценка относительной погрешности аппаратурного параметра гамма-абсорбционных измерений, связанная с колебаниями мощности потока горно-рудного сырья для некоторых частных случаев.

Количественная оценка расхождений выполнена путем сопоставления массива зарегистрированных сигналов при просвечивании некоторого интервала сырья с постоянной толщиной и того же интервала после деформирования плоской поверхности потока по заданному закону, т.е. когда толщина просвечиваемого интервала меняется во времени.

Рассмотрены случаи синусоидального, прямоугольного, треугольного и «гауссового» приближения для характеристики деформирования поверхности просвечиваемого потока сырья.

Показано, что любого из рассмотренных случаев величина «рельефной помехи» растет с ростом произведения сщА/г. В частности, для синусоидального приближения

где: 10(<р) - модифицированная функция Бесселя, меняющаяся с ростом аргумента от 1 (<р = 0) до °о (<р - <*>).

Анализ полученных выражений для «рельефной» помехи свидетельствует о том, что флуктуация толщины просвечиваемого слоя наиболее

8=[10 (щМ)- I] 100%,

(4.15)

нежелательна для минерального сырья с высокими концентрациями рудной компоненты.

Поскольку величина параметра б зависит от произведения адАИ, то относительное отклонение уменьшается не только с уменьшением массовой доли (], но также и с уменьшением любой из составляющих указанного произведения. В частности, рост коэффициента Бэра приводит к увеличению влияния «рельефа» просвечиваемого потока. В этом смысле было бы предпочтительнее использование более жестких источников гамма-излучения, однако при этом снижается чувствительность измерений.

Наиболее надежным способом исключения мешающего влияния «рельефа» транспортируемой горно-рудной массы является стабилизация толщины «просвечиваемого» слоя в рамках его оптимального значения хор, = (си]У . Поскольку, содержание рудной компоненты может меняться в довольно широком диапазоне, рекомендуется стабилизирование слоя для наиболее вероятного значения </. Как свидетельствует опыт, качество механической стабилизации во многом зависит от степени дробления транспортируемого сырья.

С увеличением крупности дробления качество стабилизации ухудшается настолько, что, практически, вариант с ограничением конвейерного сырьевого потока по мощности можно реализовать только на фракциях мелкого дробления (й < 0.5 мм).

В работе рассмотрена возможность исключения вариаций толщины просвечиваемого слоя с помощью гамма-спектрометрического варианта гамма-абсорбционных измерений. В частности, в так называемом двухлу-чевом варианте в качестве аппаратурного параметра используется отношение логарифмов функций пропускания колпимированных пучков мягкого (г; » а, + ¿7/ ) и жесткого (о} » т) + р2) гамма-излучения, т.е.

_ 1п7'|(л) ад

'-ЕТтад-^ (4',6)

Поскольку для квазибинарных (но плотности) разностей минерального сырья имеется линейная связь между насыпной плотностью и массовой долей, то учитывая постоянство параметров а и "р., можно записать

т] — сц/а+Ьд, (4.17)

где: с — а/ц - некоторый множитель, зависящий от типа поглотителя и спектрального состава источников мягкого и жесткого гамма-излучения.

Коэффициенты «а» и «Л» в (4.17) не являются строго постоянными величинами, а варьируют в зависимости от степени влагонасьнценности и гранулометрического состава исследуемого материала.

Теоретическая оценка «сегрегационной помехи»

При конвейерной транспортировке горно-рудного материала обломки руды и пустой породы, отличающиеся между собою по плотности и гранулометрии неизбежно перераспределяются по вертикали, что меняет величины поверхностных плотностей поглотителя и матрицы по толщине просвечиваемого материала.

Отмеченное затрудняет получение надежных сведений о массовой доле поглощающей компоненты с помощью ядерно-геофизических измерений, в особенности в геометрии отражения.

В работе рассмотрен так называемый одномерный случай перераспределения рудной компоненты по вертикали при конвейерной транспортировке материала. Полагая, что сегрегация поглотителя при перемещении не. меняет «линейных запасов» рудной компоненты по оси просвечивания, показано отсутствие относительного различия между функциями пропускания в случае однородного и меняющегося (за счег одномерной сегрегации) распределения поглотителя в квазибинарном сырье.

Отмеченное обстоятельство свидетельствует о важном преимуществе гамма-просвечивания в сравнении с измерениями в геометрии отражения, поскольку функция пропускания дает информацию об объемной, а не поверхностной плотности полезной компоненты в минеральном сырье.

О градуировке аппаратуры для непрерывного контроля качества минерального сырья

Установление зависимости между аппаратурным параметром (например, функцией пропускания 7) и определяемой величиной (массовая доля полезной компоненты в минеральном сырье (¡) относится к типичному классу т.н. совместных измерений. Отыскивая зависимость между величинами Т и </, необходимо сопоставить результаты независимых измерений, чтобы получить координаты исследуемой функции Т(с]).

Так как результаты измерений указанных величин содержат погрешности, то полученные координаты обычно не вполне принадлежат истинной зависимости. Степень рассеяния (отклонение от истины) характеризуется дисперсией. Наиболее достоверной зависимостью, построенной по полученным координатным точкам, следует считать такую зависи-

мость, при которой дисперсия координатных точек относительно функции Т(ц) будет минимальной, т.е. для установления зависимости близкой к истинной используется метод наименьших квадратов.

В работе рассмотрено применение этого метода на примере установления связи между логарифмом функции пропускания и массовой долей поглощающей (рудной) компоненты в минеральном сырье квазибинарного состава. Пусть имеется линейная зависимость между 1п7' и q

Результаты измерений после исключения систематических погрешностей дают координаты 1пГ„ <71; 1ПГ,, д2; 1п7э, с/з, ... \п1'п, цп. Необходимо найти уравнение прямой, наилучшим образом согласующуюся с полученными координатами через коэффициенты «а» и «Ь» в (4.18). При нахождении параметров «а» и «И» применительно к измерениям в конвейерном варианте возникают затруднения, связанные с отбором проб. Отмеченное обстоятельство заметно осложняет процедуру градуирования аппаратуры непрерывного контроля качества минерального сырья.

Для тарировки аппаратуры, дающей информацию о функции пропускания в непрерывном варианте гамма-просвечивания, в диссертации предлагается способ, основанный на использовании главных параметров кривых распределения сопоставляемых величин (1п'Г, ц): модальных значений 1 п Т, <у и стандартных отклонений оьг, ач.

В работе показано, что в случае линейной зависимости, соотношение связывающее между собой массовую долю поглотителя д и логарифм функции пропускания в /-ом канале просвечивания, выглядит следующим образом:

Из (4.19) видно, что в случае равенства 1п7*, =1п Т, массовая доля поглощающей компоненты в /-ом канале просвечивания совпадает с наиболее вероятным значением (].

Обозначив разность Д<7 =дг <7, и А1п7-1п7; - 1п7', можно получить из (4.19) соотношение для оценки чувствительности гамма-абсорбционного метода

\nT = a + bq - <р(а, b, q).

(4.18)

(4.19)

/11 п 7' о in

(4.20)

Aq aq

Из (4.20) следует, что приращение аппаратурного параметра Д1п7', связанное с изменением массовой доли поглотителя на величину Ад зависит только от стандартных отклонений о\„т, с,.

Формула (4.20) позволяет оценивать чувствительность не только гамма-абсорбционного, но и любого другого квал и метрического метода, если известны величины стандартных отклонений массовой доли и аппаратурного параметра в случае линейной связи между ними. Рассмотренный прием заметно упрощает процедуру градуирования, поскольку при этом исключаются осложнения, связанные с пробоотбором.

Для получения расчетного алгоритма '/(1п7) используются результаты статистической обработки представительных выборок аппаратурных параметров и определяемых величин применительно к конкретным типам минерального сырья и особенностям измерительной системы.

Следует отметить, что способ градуировки через вариационные кривые сопоставляемых величин применим, конечно, не только для эталонирования гамма-абсорбционной аппаратуры, работающей в непрерывном варианте. Его применение принципиально возможно для градуирования аппаратуры, предназначенной для получения информации о качестве минерального сырья, особенно в тех случаях, когда затруднено или невозможно получение совместных значений сопоставляемых величин.

Типичным примером может служить градуирование аппаратурного комплекса в технологии дистанционного контроля зольности энергетических Углей, рассмотренной в разделе 5 диссертационной, работы.

При комбинировании тензометрического взвешивания 1Такустической локации рельефа угольной массы, находящейся в каждом из вагонов проходящих через пункт контроля, получаются сведения о средних величинах насыпной плотности по каждому из вагонов состава. Поскольку для градуирования в этом случае, нужны сведения о средних по вагонам, зольно-стях, то прямое сопоставление аппаратурных параметров и зольности оказывается практически невозможным.

Именно в этом случае применение вариационного способа позволило автоматизировать процесс дистанционного контроля зольности энергетических углей.

Теоретическое и экспериментальное обоснование способа градуировки аппаратуры с использованием главных параметров кривых распределения сопоставляемых величин составляет существо третьего защищаемого положения.

Глава 5. Ядерно-геофизические методы на стадии добычи, рудоподго-товки и обогащения сырья

В работе обобщены результаты промышленного внедрения ядерно-физических измерении на разных стадиях технологических процессов добычи и переработки рудного сырья выполненных под научным руководством автора в период с 1979 по 1996 г. г.

Добыча и рудоподготовка

Известно, что при селективной выемке и раздельной переработке различных типов руд извлечение металлов выше, чем при валовой выемке и раздельной переработке. Однако использование высокопроизводительных систем разработки ограничивает возможность их типизации в процессе добычи. Очевидно, что эта задача должна решаться путем получения оперативной информации о качестве добытого сырья на всех стадиях от выпуска руды из очистных блоков до транспортирования дробленого материала на обогатительную фабрику.

На примере хромитовых руд Донского ГОКа определены наиболее рациональные пути использования гамма-абсорбционных измерений массовой доли оксида хрома для управления процессом добычи и рудоподго-товки.

Значительная неоднородность распределения оксида хрома в начальных стадиях горно-технологического процесса допускает формирование ее качества воздействием на относительно крупные порции, путем использования данных опробования стенок горных выработок, результатов каротажа или анализа шламов буровзрывных скважин. Однако наибольший эффект в использовании оперативного контроля для стабилизации показателей качества руд при выпуске из очистных блоков достигается в системах с массовым обрушением, когда одним взрывом отбивают большое количество руды и выпуск ведут продолжительное время.

При этом в начальной фазе выпуска выходит чистая, незасоренная породой руда. В дальнейшем засорение увеличивается. Известны случаи, когда в разных дучках одного штрека скрепирования находится руда разной степени засоренности , при скрепировании эти руды перемешиваются и разделить их по сортам очень сложно. Для увеличения выхода богатых руд с содержанием оксида хрома более 50% необходимо начинать сортировку уже с выпуска руды из дучек, путем организации оперативного (с интервалом 1 -2 часа) контроля качества руды в каждой дучке.

С этой целью, начиная с 1982 г. па шахте «Молодежная» Донского ГОКа на добычном горизонте в специально оборудованной нише была размещена рудоиспытательная станция «Хромит-1», оснащенная прибором оперативного определения массовой доли оксида хрома в технологических пробах. Производительность прибора 80-100 проб в смену позволила контролировать качество выпускаемой из штрека скрепирования руды и формировать его по сортам.

Второй пункт опробования был установлен у шахтного ствола для регулирования потоком руды перед отправлением ее на соответствующий склад.

В ходе опытно-промышленных испытаний метода в 1982-83 г. г. был выполнен анализ около 2 тысяч специально подготовленных проб, по результатам испытаний проведена аттестация прибора «Хромит-1», разработана и утверждена «Инструкция по оперативному контролю качества хро-митовых руд на шахте «Молодежная»», которая с небольшими изменениями действует до настоящего времени.

Сортировка и обогащение

Использование гамма-абсорбционных измерений для сортировки неоднородного по составу минерального сырья, оказалось весьма эффективным при проЛзводстве электротехнических периклазовых порошков.

Исходным сырьем для которых являются магнезиальные бруситовые руды Кульдурского месторождения. Неоднородность распределения основных компонентов химического состава (оксидов магния, кальция и кремния) в бруситах обуславливает необходимость формирования их качества. В качестве основного параметра сортировки выбран оксид кальция, повышенное содержание которого согласно действующим ТУ служит основанием для перевода бруситового сырья в низкие сорта.

Оперативное опробование бруситов на базе гамма-абсорбционных измерений проводилось в двух вариантах: дискретном для технологических проб и непрерывном на ленте транспортера.

Дискретное опробование использовалось для сортировки непосредственно в карьере, на специально оборудованной рудоиспытателыюй станции. Здесь выполнялись экспрессные определения массовой доли оксида кальция в технологических пробах кернового материала, бурового штыба или шлама. Высокая производительность метода (100-120 проб в смену) в сочетании с необходимой достоверностью получаемых результатов (в сопоставлении с контрольными химическими измерениями, относи-

тельная погрешность не превышает 10%), позволяет еще в недрах окон-туривать односортные блоки брусита.

Кроме того, в цехе производства периклазовых порошков Богдано-вичского огнеупорного завода реализована методика экспрессного определения оксида кальция в кюбелях перед загрузкой измельченного сырья во вращающуюся печь. Отмеченное позволило снизить пересортицу готового периклаза на 10-15%, а также оптимизировать технологические режимы ряда основных процессов: измельчения, обжига, перемешивания.

Шихтоподготовка и дозирование сырья

В период с 1987 но 1994 год под научным руководством автора на Никопольском заводе ферросплавов выполнялись работы по «Созданию автоматизированной системы определения марганца в потоке шихты». Система была разработана и внедрена в промышленную эксплуатацию.

Комплекс включает в себя радиоизотопный источник и детектор гамма-излучения, установленные на корпусе ленточного питателя дозирующего устройства, тензовесы, бункерный вибропитатель, задающий блок, технологический контроллер, центральную ЭВМ, устройство вывода, хранения и отображения информации.

В качестве источника гамма-излучения использован ампульный источник Ат24' активностью 100 мКи в свинцовом коллиматоре. Блок детектирования выполнен на базе серийного радиометра СРП-88-Н1 с небольшим усовершенствованием, обеспечивающим его работу в круглосуточном автоматическом режиме.

Основу устройства дозатора составляют тензовесы, представляющие собой участок транспортерной ленты, подвешенный на жесткой раме, прикрепленной к тензодатчику, который формирует электрический сигнал пропорциональный производительности дозатора и управляет работой вибропитателя. Задающий блок вносит в систему регулирования от центральной АСУ ТП плавильной печи уровень номинальной производительности, относительно которой вводится коррекция массы кокса. Главное звено комплекса - микропроцессорный технологический контроллер, осуществляющий все вычислительные операции по обработке поступающей информации и управлению процессом дозирования. Функциями контроллера также являются: фильтрация входных сигналов, реперный контроль, вычисление содержаний марганца, вывод обработанных данных на внешнее устройство.

Важнейшим условием достижения необходимой точности измерений является надежность эталонирования.

Построение градуировочиого графика велось путем сопоставления вероятностных характеристик распределения измеренных значений с соответствующим распределением содержания марганца в пробах, отобран- ^ ных для контрольного анализа. Полученные таким образом данные были использованы для расчета уравнений регрессии для разных типов агломератов и разных производителыюстей, а также определения погрешностей в измерении содержания марганца.

Основные результаты промышленного внедрения системы в эксплуатацию сводятся к следующему:

- непрерывный контроль за массовой долей марганца в агломерате дозаторного отделения ИЗФ может выполняться путем гамма-абсорбционных измерений:

- при выполнении измерений необходимо учитывать параметр производительности дозатора;

- градуирование системы осуществляется по вариационным кривым распределения измеряемого параметра и результатов контрольного опробования;

- в качестве контрольного метода следует использовать нейтронно-активационные измерения, обладающих большой достоверностью результатов, чем химический анализ;

- управление качеством аглошихты при подаче ее в плавильное отделение производится путем пропорционального воздействия сигнала характеризующего содержание металла в агломерате на производительность дозаторов коксика и доломита.

Инструкция, регламентирующая порядок работы системы утверждена Министерством промышленности Украины в 1994 г.

Наиболее существенным результатом выполненной работы является обоснование возможности формирования качества потоков аглошихты по содержанию металла в агломерате с помощью гамма-абсорбционных измерений, позволяющих значительно повысить эффективность металлургического производства за счет стабилизации состава шихтовых материалов, и как следствие - уменьшить расход электроэнергии, флюсовых материалов и пр.

Применение подобных систем можно рекомендовать для различных производств горно-металлургического цикла, связанных с использованием рудных шихтовых материалов, в том числе агломератов, окатышей, различных ферросплавов, огнеупоров.

В настоящее время на дозаторных отделениях первого и второго плавильного цехов Никопольского завода ферросплавов установлено 32

системы гамма-абсорбционного дозирования марганцевой аглошихты, а также установка нейтрон-активационного экспресс-анализа технологиче-с ских проб, которые работая в круглосуточном режиме в течении 5 лет доказали свою высокую эффективность. По результатам контрольных испытаний работы системы, выполненных по заказу НЗФ НПО «Днепрчермегтавтоматика», за 9 месяцев 1993 г. на 5-й и 6-й печах 1-го плавильного цеха получены следующие показатели:

увеличение производства ферросплавов: 1656 т; уменьшение расхода: агломерата 1646 т;

Возможность получения объективной, оперативной информации о ходе технологических процессов по качеству рудных материалов позволяет использовать эти данные в системах АСУ ТП для эффективного управления не только отдельными участками, но и производством в целом, что составляет суть четвертого защищаемого научного положения.

Редкие металлы а металлургических ишаках ферросплавного производства

В диссертации обсуждаются результаты исследований связанных с установлением «редкометальных» особенностей металлургических шлаков ферросплавного производства применительно к предприятиям, расположенным на Урале, в Казахстане, на Украине.

Для решения указанной задачи использовался инструментальный вариант нейтронного-активационного анализа в комбинации с полупроводниковой гамма-спектрометрией активированных проб и рентгено-радиометрическими измерениями порошкового материала.

В качестве примера приведем результаты изучения особенностей состава промпродуктов Челябинского электрометаллургического комбината. Технология основного производства этого предприятия такова, что предполагает использование шихтовых материалов, содержащих примеси редкометальных компонент. Значительная часть редких металлов накапливается в промотходах в количествах, подчас превышающих исходные концентрации в рудном сырье. Следует отметить, что до настоящего времени еще не разработаны аттестованные методики изучения техногенных отходов на «редкометальные дефициты». В большинстве случаев состав промотходов определяется по макрокомпонентам, исходя из технологии основного производства.

увеличение расхода коксика:

кварцита электроэнергии

5896 т;

11.39млн.квт.; 389 т.

Применительно к Челябинскому электрометаллургическому комбинату использовались образцы концентратов Орловского, Лкчатауского, Китайского горно-обогагительных комбинатов (60 проб) и пробы шлаков ферровольфрама с аналогичной выборкой.

Результаты нейтронно-активационных и рептгено-радиометрических измерений свидетельствуют о том, что массовые доли ряда редких металлов в металлургических шлаках ЧЭМК значительно превышают не только кларковые уровни, но нередко и их концентрации в промышленных рудах.

Так содержание ниобия в шлаках меняется от 500 до 2000 г/т (кларк -20), а тантала - от 150 до 1600 г/т (кларк - 2.5).

Заметим, что содержание ниобия в промышленных типах руд меняется от тысячных долей процента до 0.7%, а тантала от тысячных долей процента до 0.4%.

Аналогичная картина в шлаках по скандию - от 76 до 500 г/т (кларк -29), иттербию - от 150 до 360 г/т (кларк - 0.3), лютецию - от 7 до 24 г/т (кларк - 0.8).

Однако наиболее серьезной задачей в плане использования геофизических методов для решения проблемы переработки техпогсппых отходов является возможность их применения для технико-экономической оценки макрохарактеристик этих образований. Это в первую очередь подсчет запасов и условия залегания в искусственно созданных отвалах и захоронениях. Причем интерес здесь могут представлять не только ценные, редкие и благородные металлы.

Например, в России заскпадированы миллионы тонн продуктов обжига пиритных концентратов (т.п. пиритных огарков), содержание железа в которых достигает 55-58%. Имеются значительные запасы отходов предприятий цветной металлургии содержащие медь, цинк, вольфрам, олово в концентрациях в десятки раз превышающих бортовые содержания в рудах.

При этом огромную сложность представляет их геолого-технологическая оценка, поскольку условия образования промышленных отходов резко отличаются от природных.

Геофизические методы обладающие значительно большей гибкостью и глубиной проникновения в физико-химические свойства и характеристики техногенных образований могут быть незаменимы при подготовке исходных данных для проектирования предприятий по их переработке.

Для решения этой задачи в каждом конкретном случае, необходим квалифицированный выбор рационального комплекса геофизических измерений включающий, как методы исследования состава (ядернофизи-ческне, электрохимические) так и методы изучения условий залегания и

дальнейшего формирования техногенных накоплений (электроразведка, гравиразведка).

Геофизические методы могут быть использованы также для оценки геотехнологических свойств нетрадиционных видов минерального сырья. Что отражает сущность пятого научного положения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенные в диссертации материалы, полученные в результате выполненных автором научных исследований, позволили сформулировать теоретически и экспериментально обоснованные технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в горно-металлургическом производстве.

Собраны и обработаны материалы по химическому составу минерального сырья, используемого в ферросплавном производстве. При этом выяснилось, что массовые доли полезных компонентов, в частности, в пробах Кемпирсайских хромитов и Никопольских марганцевых руд тесно коррелируют (Я = +0.8) с эффективными (по Поройкову) значениями их атомных номеров. Отмеченное обстоятельство, объясняющее устойчивость экспериментальной связи между линейными коэффициентами ослабления и массовыми долями поглотителей в квазибинарных средах, положено в основу технологии дистанционного контроля и управления качеством Сг Ь Мп-содержащего сырья через функцию пропускания коллимированного пучка гамма-лучей мягких линий.

Теоретически и экспериментально обоснована технология гамма-абсорбционного дозирования продуктов переработки минерального сырья квазибинарного состава с произвольным распределением массовой доли металла и переменной толщиной агломерата, на ленте транспортера.

- Показано(теория и эксперимент), что аппаратурный параметр гамма-спектрометрического варианта измерений не зависит от рельефа перемещающегося через пункт гамма-просвечивания Материала и является функцией массовой доли поглотителя и насыпной плотности.

- Получено теоретическое соотношение, связывающее между собой основные элементы гамма-абсорбционных измерений(величина входного потока гамма-лучей, толщина просвечиваемого слоя в долях оптимального значения и на-

о

дежность получаемого результата -через относительную погрешность определения массовой доли поглотителя).

- Предложен, обоснован теоретически и проверен экспериментально способ градуирования геофизической аппаратуры, основанный на использовании главных параметров функций распределения связанных величии. Полученный при этом алгоритм, позволяет оценивать чувствительность любого из квалнметрических методов через отношение стандартных отклонений сопоставляемых величин.

- Предложена и разработана технология комбинированных измерений для дистанционного контроля качества каменных углей и кокса. Предложенная система дистанционного контроля зольности (теплотворной способности) твердого топлива включает тензометрическое определение массы и акустическую локацию рельефа топлива, находящегося в движущихся емкостях стандартной геометрии. Из-за постоянства базы вагонов, используемых для транспортировки топлива, сведения об особенностях рельефа угольной массы (или кокса) являются достаточными для оценки объема угля в каждом из вагонов, прошедших через пункт дистанционного акустического контроля. Комбинирование тензовзвешивания и локации рельефа делает возможным немедленное определение насыпной плотности топлива, которая линейно связана с зольностью. Для установления аналитической связи между насыпной плотностью и зольностью рекомендуется использование вариационного способа градуировки.

- Исследованы (рентгенорадиометрический и нейтронно-активацион-ный анализ) редкометальные особенности металлургических шлаков Ключевского, Актюбинского и Никопольского завода ферросплавов, шлаков Челябинского электрометаллургического комбината (ЧЭМК) и золоотва-лов Рефтинской ГРЭС. Обращают внимание значительные концентрации скандия в Рефтинских золоотходах, и особенно в шлаках ЧЭМК, где кроме скандия в больших количествах присутствуют ниобий (до 20 кг/т) и тантал (до 1.6 кг/т).

- Применительно к условиям Никопольского завода ферросплавов под руководством и непосредственном участии автора разработана и внедрена система дистанционного контроля содержания марганца в агломерате. При этом показано, что необходимым условием для использования гамма-просвечивания в системах управления технологическими процессами (режим «on line»), является стабилизация массовой толщины потока загружаемого агломерата.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Возжеников С.Г. О возможности применения гамма-абсорбцион-iiLix измерений для контроля качества хромитовых руд ДонГОа. II Материалы отраслевой НТК по комплексным системам контроля качества руд на ГОКах, Качканар, 1980 г.

2. Возжеников С.Г. О непрерывном контроле качества хромитовых руд гамма-абсорбционным методом. // Известия ВУЗов. Горный журнал. -1981. -№ 4.

3. Возжеников С.Г., Малюк А.П., Бабкин И.С. Гамма-абсорбционный анализ хромитовых руд в условиях ДонГОКа. // Тез. докл. НТК СГИ «Интенсификация и повышение эффективности горных и геолого-развед. работ для обеспечения минеральным сырьем промышленности Урала».

4. Возжеников С.Г., Возжеников Г.С., Лебедев В.В. Нейтронный ак-тивационный анализ Качканарских железных руд и концентратов на ванадий. // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1982. - № 3.

5. Возжеников С.Г., Возжеников Г.С., Бабкин И.С. Гамма-абсорбционный метод экспрессной оценки качества хромитовых руд. // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1982. - № 6.

6. Возжеников С.Г., Возжеников Е.Г., Гальянов A.B. Исследование факторов, влияющих на точность гамма-абсорбционного анализа хромитовых руд. // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1983. - № 10.

7. Возжеников С.Г., Гальянов A.B. Гамма-абсорбционный метод определения содержания окиси хрома. II Информационный листок ЦНТИ Jvj 70-83. - Свердловск, 1983.

8. Возжеников С.Г., Малюк А.II., Парченко С.И. О дистанционном контроле качества хромитовых руд па конвейерной ленте. // Тез. докл. НТК СГИ «Повышение эффективности горных и геолого-разведочных работ на основе технического перевооружения и улучшения технологического производства».

9. Возжеников С.Г., Возжеников Г.С. и др. Возможности двухлуче-вого варианта гамма-абсорбционного метода для непрерывного контроля качества хромитовых руд. II Тез. докл. НТК СГИ «Совершенствование геолого-разведочных работ, технологии и техники добычи и переработки полезных ископаемых на Урале». - Свердловск, 1984.

10. Возжеников С.Г., Буров И.Б. К теории непрерывных гамма-абсорбционных измерений. II Тез. докл. НТК СГИ «Совершенствование технологии и техники горных и геолого-разведочных работ на Урале». -Свердловск, 1985.

11. Возжеников С.Г. Гамма-абсорбционный метод экспрессной оценки качества руд черных металлов и продуктов их переработки. // Тез. докл. Всесоюзного семинара по геофизическим методам разведки и опробования руд черных металлов. - Москва, 1985.

12. Возжеников С.Г., Возжеников Е.Г. и др. Разработка и внедрение методики представительного опробования бруснтов. // Тез. докл. НТС ВОСТИО. - Свердловск, 1987.

13. Возжеников С.Г., Возжеников Е.Г. и др. О применимости гамма-абсорбционных измерений для определения массовой доли оксида кальция в продуктах переработки бруситовых руд. // Тез. докл. НТК СГИ «Ускорение НТП в горном деле и геологии на основе применения новых технологий». - Свердловск, 1987.

14. Возжеников С.Г., Возжеников Е.Г. и др. Определение качества материала на ленте транспортера радиоизотопным методом. // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1987. - № II.

15. Возжеников С.Г., Возжеников Е.Г. и др. Применение радиоизотопных измерений для экспрессной оценки качества периклазовых порошков. // Информационный листок ЦНТИ № 87-11. - Свердловск, 1987.

16. Возжеников С.Г., Возжеников Е.Г. и др. Применение радноизо-топного датчика производительности конвейерных потоков. // Информационный листок ЦНТИ № 87-12. - Свердловск, 1987.

17. Возжеников С.Г., Возжеников Е.Г. Возможность применения гамма-абсорбционного метода для оценки массовой доли оксида кальция в пе-риклазе. // Известия ВУЗов. Горный журнгш. - 1988. - № 2.

18. Возжеников С.Г., Возжеников Е.Г. Теоретическая оценка точности гамма-абсорбционного анализа вещества. // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1988. -№ 7.

19. Возжеников С.Г., Возжеников Г.С. К теории непрерывных гамма-абсорбционных измерений. // Межвузовский научный сборник геофизических методов поисков и разведки МП И. - Свердловск, 1988.

20. Возжеников С.Г., Возжеников Е.Г. О влиянии сегрегационной помехи на результаты непрерывных гамма-абсорбционных измерений. // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1989. - №.

21. Возжеников С.Г., Шампаров А.Г. Радиоизотопный метод непрерывного контроля количества материала в процессе его транспортирования на конвейерной ленте. // В сб. «Научно.-технические разработки», СГИ. -Свердловск, 1990.

22. Возжеников С.Г., Возжеников Г.С. Нейтронный активационнын метод определения ванадия в пробах Качканарских руд и концентратов. И

В сб. «Научно-техническиеразработки», СГИ. - Свердловск, 1990.

23. Возжеников С.Г'., Белышев К).В. Гамма-абсорбционный метод контроля качества горно-рудного сырья. // В сб. «Научно-технические разработки», СГИ. - Свердловск, 1990.

24. Возжеников С.Г., Белышев 10.В. Радиоизотопный метод управления качеством марганцевой аглошихты в ферросплавном производстве. II В сб. «Научно-технические разработки», СГИ. - Свердловск, 1990.

25. Возжеников С.Г., Возжеников Г.С., Белышев Ю.В. Физические основы гамма-абсорбционного дозирования горно-рудного сырья. // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1992. - Л!> 1.

26. Возжеников С.Г., Белышев Ю.В. О градуировке аппаратуры непрерывного контроля качества горно-рудного сырья. // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1992. - № 3.

27. Возжеников С.Г., Белышев Ю.В. К теории гамма-абсорбционного контроля качества минерального сырья. // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1993.-№ 12.

28. Возжеников С.Г., Черепанов H.A. Применение компараторного метода при обработке результатов нейтронного активационного анализа. // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1995. - Лг9 10.

29. Возжеников С.Г., Черепанов H.A. Редкие металлы в металлургических шлаках ферросплавного производства. II Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1995.10.

30. Возжеников С.Г., Возжеников Г.С. Скандий в составе золоотхо-дов Экибастузских углей (по данным нейтронно-активационного анализа). II Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1995. - № 10.

31. Возжеников С.Г., Климов В.В. и др. Устройство для автоматического определения среднего содержания полезного компонента в рудном материале на конвейере. // Госкомитет по делам изобретений и открытий при СМ СССР. - A.C. № 1063208, 1981.