Використання інтенсивності поглиненного гамма-випромінювання для контролю вмісту заліза в руді

Автор(и)

  • Albert Azaryan Криворізький національний університет вул. Віталія Матусевича, 11, м. Кривий Ріг, Україна, 50027, Україна https://orcid.org/0000-0002-1381-579X
  • Andrey Gritsenko Криворізький національний університет вул. Віталія Матусевича, 11, м. Кривий Ріг, Україна, 50027, Україна https://orcid.org/0000-0003-4526-5486
  • Annait Trachuk Криворізький національний університет вул. Віталія Матусевича, 11, м. Кривий Ріг, Україна, 50027, Україна https://orcid.org/0000-0001-6241-1575
  • Vadim Serebrenikov Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського вул. Трамвайна, 16, м. Кривий Ріг, Україна, 50005, Україна https://orcid.org/0000-0002-5490-5601
  • Dmitriy Shvets Криворізький національний університет вул. Віталія Матусевича, 11, м. Кривий Ріг, Україна, 50027, Україна https://orcid.org/0000-0001-5126-6405

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.170341

Ключові слова:

оперативний контроль, поглинені, розсіяні гамма-кванти, ядерно-фізичний метод, детектор, альбедо

Анотація

Викладено результати математичного моделювання інтенсивності поглиненого гамма-випромінювання для визначення вмісту заліза в ЗРС. Показано, що для підвищення точності оперативного контролю вмісту заліза в ЗРС доцільно використовувати поглинене гамма-випромінювання. Такий підхід є удосконаленням ядерно-фізичного методу визначення вмісту заліза в ЗРС. При існуючих ядерно-фізичних методах визначення вмісту заліза в ЗРС використовується відбите гамма-випромінювання. У досліджуваному методі застосовується гамма-гамма метод, особливістю якого є використання «м'якого» гамма-випромінювання. Це призводить до того, що від опромінюваної поверхні відбивається тільки незначна частина початкового потоку гамма-випромінювання. В результаті вимірювання інтенсивності розсіяного гамма-випромінювання характеризується значними відносними помилками і, як наслідок, низькою точністю оперативного контролю вмісту заліза в ЗРС. Використання поглиненого гамма-випромінювання, як основної частини потоку гамма-випромінювання, дозволяє значно зменшити відносну помилку вимірювання інтенсивності гамма-випромінювання, тобто підвищити точність оперативного контролю вмісту заліза в ЗРС.

В роботі розглянуто, як найбільш поширений, метод «центральної геометрії» вимірювання інтенсивності гамма-випромінювання. Цей метод дозволяє в математичній моделі враховувати залежність інтенсивності поглиненого гамма-випромінювання не тільки від властивостей опромінюваної поверхні гірської маси, а й від геометричних параметрів при реалізації вимірювань. Основною особливістю моделі є використання параметра альбедо, який дозволяє зв'язати розсіяне і поглинене гамма-випромінювання. Подання синтезованої моделі в безрозмірному вигляді дало можливість як спростити розрахунки, так і узагальнити результати математичного моделювання інтенсивності поглиненого гамма-випромінювання. З метою порівняння величин інтенсивностей відбитого і поглиненого гамма-випромінювань в умовах центральної геометрії були проведені відповідні чисельні розрахунки. Результати проведених розрахунків підтвердили ефективність використання поглиненого гамма-випромінювання для визначення вмісту заліза в ЗРС. Так, в діапазоні 50–60 відсотків вмісту заліза чутливість поглиненого гамма-випромінювання значно вище (в 2 рази), ніж чутливість розсіяного гамма-випромінювання

Біографії авторів

Albert Azaryan, Криворізький національний університет вул. Віталія Матусевича, 11, м. Кривий Ріг, Україна, 50027

Доктор технічних наук, професор

Кафедра моделювання та програмного забезпечення

Andrey Gritsenko, Криворізький національний університет вул. Віталія Матусевича, 11, м. Кривий Ріг, Україна, 50027

Науковий співробітник

Науково-дослідна частина

Annait Trachuk, Криворізький національний університет вул. Віталія Матусевича, 11, м. Кривий Ріг, Україна, 50027

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра моделювання та програмного забезпечення

Vadim Serebrenikov, Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського вул. Трамвайна, 16, м. Кривий Ріг, Україна, 50005

Кандидат технічних наук, доцент 

Кафедра вищої математики та інформаційних систем

Dmitriy Shvets, Криворізький національний університет вул. Віталія Матусевича, 11, м. Кривий Ріг, Україна, 50027

Асистент

Кафедра моделювання та програмного забезпечення

Посилання

  1. Ibraheem, A. A., Algahatani, F. (2018). Analysis of alpha particles scattered from 32S at 386 MeV. AIP Conference Proceedings, 1976, 020022. doi: https://doi.org/10.1063/1.5042389
  2. Kiran, K. U., Ravindraswami, K., Eshwarappa, K. M., Somashekarappa, H. M. (2015). Experimental and simulated study of detector collimation for a portable 3″×3″ NaI(Tl) detector system for in-situ measurements. Journal of Radiation Research and Applied Sciences, 8 (4), 597–605. doi: https://doi.org/10.1016/j.jrras.2015.07.006
  3. Çelik, N., Çevik, U., Çelik, A. (2012). Effect of detector collimation on the measured mass attenuation coefficients of some elements for 59.5–661.6keV gamma-rays. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 281, 8–14. doi: https://doi.org/10.1016/j.nimb.2012.04.003
  4. Makek, M., Bosnar, D., Pavelić, L. (2019). Scintillator Pixel Detectors for Measurement of Compton Scattering. Condensed Matter, 4 (1), 24. doi: https://doi.org/10.3390/condmat4010024
  5. Díaz-H, K. V., Cristancho, F. (2016). Effect of sample thickness on 511 keV single Compton-scattered gamma rays. AIP Conference Proceedings, 1753, 080001. doi: https://doi.org/10.1063/1.4955371
  6. Flechas, D., Sarmiento, L. G., González, N., Gómez-Muñoz, J., Garzón, C., Fajardo, E., Cristancho, F. (2016). The application possibilities of the gamma-ray Compton backscattering technique. AIP Conference Proceedings, 1529, 40. doi: https://doi.org/10.1063/1.4804078
  7. Azaryan, A. A., Azaryan, V. A., Trachuk, A. A., Grischenko, A. N., Serebrenikov, V. M. (2018). Mathematical model of interaction of gamma radiation with rocks as a source of information on the content of iron in the logging of blast holes. XXXIII Mizhnarodna konferentsiya «Rozvytok nauky v XXI stolitti». Kharkiv, 40–48.
  8. Azaryan, A., Gritsenko, A., Trachuk, A., Shvets, D. (2018). Development of the method to operatively control quality of iron ore raw materials at open and underground extraction. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (95)), 13–19. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.144003
  9. Azaryan, A. A., Dryga, V. V., Tsybulevskiy, Yu. E. (2005). Issledovanie avtogeneratornogo metoda kontrolya soderzhaniya zheleza magnitnogo v produktah obogascheniya. Kachestvo mineral'nogo syr'ya, 117–123.
  10. Morkun, V., Morkun, N., Pikilnyak, A. (2015). The study of volume ultrasonic waves propagation in the gas-containing iron ore pulp. Ultrasonics, 56, 340–343. doi: https://doi.org/10.1016/j.ultras.2014.08.022
  11. Shayakhmetov, B., Issagulov, A., Baisanov, A., Karakeyeva, G., Issagulovа, D. (2014). Studying phase structure of burned ferrous manganese ores by method of nuclear gamma-resonance spectroscopy. Metalurgija, 53 (2), 231–234.
  12. Manjunatha, M., Kumar, R., Anupama, A. V., Khopkar, V. B., Damle, R., Ramesh, K. P., Sahoo, B. (2019). XRD, internal field-NMR and Mössbauer spectroscopy study of composition, structure and magnetic properties of iron oxide phases in iron ores. Journal of Materials Research and Technology, 8 (2), 2192–2200. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.01.022
  13. Mashkovich, V. P., Kudryavtseva, A. V. (1995). Zaschita ot ioniziruyuschih izlucheniy. Moscow: Energoatomizdat, 495.
  14. Azaryan, A. A., Serebrenikov, V. M. (1988). Matematicheskoe modelirovanie yadernofizicheskih metodov analiza hromovyh rud. Gorniy zhurnal, 6, 25–27.
  15. Dzyublik, A. Ya., Sadykov, E. K., Petrov, G. I., Arinin, V. V., Vagizov, F. H., Spivak, V. Yu. (2013). Mossbauer forward scattering spectra of ferromagnets in radio-frequency magnetic field. Yaderna fizyka ta enerhetyka, 13 (1), 73–82. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/yadf_2013_13_1_12
  16. Shipachev, V. S. (1981). Kurs vysshey matematiki. Moscow: Izd-vo Mosk. un-ta, 280.
  17. Guhman, A. A. (1973). Vvedenie v teoriyu podobiya. Moscow: Vysshaya shkola, 296.
  18. Sedov, L. I. (1987). Metody podobiya i razmernosti v mekhanike. Moscow: Nauka, 432.
  19. Makarov, E. G. (2009). Mathcad: Uchebniy kurs. Sankt-Peterburg: Piter, 384.
  20. Lutsenko, I., Oksanych, I., Shevchenko, I., Karabut, N. (2018). Development of the method for modeling operational processes for tasks related to decision making. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (4 (92)), 26–32. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126446
  21. Lutsenko, I., Fomovskaya, E., Oksanych, I., Vikhrova, E., Serdiuk, O. (2017). Formal signs determination of efficiency assessment indicators for the operation with the distributed parameters. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (4 (85)), 24–30. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.91025
  22. Azaryan, A. (2015). Research of influence of monocrystal thickness NAJ(TL) on the intensity of the integrated flux of scattered gamma radiation. Metallurgical and Mining Industry, 2, 43–46.
  23. Azaryan, A., Gritsenko, A. (2011). Mobile station for logging of blast holes. Novi technologii, 4, 52–55.
  24. Azaryan, A., Azaryan, V. (2015). Use of Bourger-Lambert-Bera law for the operative control and quality management of mineral raw materials. Metallurgical and Mining Industry, 1, 4–8.
  25. Shvets, D. V. (2018). Avtomaticheskoe upravlenie protsessom izmel'cheniya magnetitovyh rud na osnove opredeleniya ih prochnosti. Sbornik nauchnyh trudov "Kachestvo mineral'nogo syr'ya", 2.
  26. Azaryan, A., Pikilnyak, A., Shvets, D. (2015). Complex automation system of iron ore preparation for beneficiation. Metallurgical and mining industry, 8, 64–66.
  27. Morkun, V., Morkun, N., Tron, V., Hryshchenko, S. (2017). Investigation of the effect of characteristics of gas­containing suspensions on the parameters of the process of ultrasonic wave propagation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (90)), 49–58. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118943
  28. Porkuyan, O. V., Sotnikova, T. G. (2010). Kombinirovannyy metod opredeleniya otnositel'nogo soderzhaniya magnetita v tverdoy faze zhelezorudnoy pul'py. Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI", 12, 29–36.
  29. Val'ter, A. K., Zalyubovskiy, I. I. (1991). Yadernaya fizika. Kharkiv: Osnova, 480.
  30. Tatarnikov, A. P. (1974). Yadernofizicheskie metody obogascheniya poleznyh iskopaemyh. Moscow: Atomizdat, 145.
  31. Plaksin, I. N., Starchik, L. P. (1966). Yaderno-fizicheskie metody kontrolya veschestvennogo sostava: yadernye reaktsii i aktivatsionniy analiz. Moscow: Nauka, 204.
  32. Yakubovich, A. L., Zaytsev, E. I., Przhiyalgovskiy, S. M. (1982). Yaderno-fizicheskie metody analiza gornyh porod. Moscow: Energoatomizdat, 264.
  33. Frolov, V. V. (1976). Yaderno-fizicheskie metody kontrolya delyaschihsya veschestv. Moscow: Atomizdat, 128.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-06-13

Як цитувати

Azaryan, A., Gritsenko, A., Trachuk, A., Serebrenikov, V., & Shvets, D. (2019). Використання інтенсивності поглиненного гамма-випромінювання для контролю вмісту заліза в руді. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(5 (99), 29–35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.170341

Номер

Том 3 № 5 (99) (2019): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Albert Azaryan, Andrey Gritsenko, Annait Trachuk, Vadim Serebrenikov, Dmitriy Shvets

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.