JPS5853732B2 - 石炭分析方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はＸ線、γ線および／または中性子を測定して
石炭またはコークスの灰分含有量を定量する方法に関す
る。

石炭またはコークスの組成を正確に知ることは、生産、
またはプロセシングの多くの方面において、および石炭
またはコークスの使用において、製品および／またはバ
ッチの品質を均一とするために重要である。

石炭およびコークスは、石炭質（酸素および可燃性物質
、炭素、水素および少量の窒素およびいおう）と鉱物質
（主として不燃性のけい酸アルミニウムおよび他のけい
酸塩、および部分的に燃焼する少量の硫化鉄）とからな
る。

石炭の灰分は石炭燃焼のときの不燃性酸化物残渣であっ
て、鉱物質含有量と密接な関係を有する。

石炭の鉱物質含有量を正確に知ることは、石炭の生産、
プロセシングおよび利用の多くの方面において非常に重
要である。

石炭の水篩および配合操作、コークス製造および発電所
における供給量の検出、冶金における溶鉱およびガス製
造において、石炭の鉱物質含有量を連続的に検出するこ
とが、特に重要である。

採掘された石炭は、鉱物学的に多様な不均一相を含み、
かつ通常ね径も広範囲に分布している。

石炭は、鉱物質含有量を減少させて均一な製品とするた
めに水篩し、また特定の用途に適した特殊な性質とする
ために配合する。

鉱物質含有量を連続的に検出すれば、水篩および配合を
さらに制御することができるので、鉱物質含有量をさら
に均一かつ少量とし、これによって性質をさらに適当に
することができる。

この明細書および特許請求の範囲において、灰分含有量
の定量法の石炭についての記載は、コークスについても
該当する。

また鉱物質含有量は灰分含有量に密接に関係しているの
で、そのいずれか一方の含有量を他方の含有量から少な
くとも近似的に推定することができるｔ 石炭の灰分含有量の定量は既知量の石炭を燃焼させてそ
の残渣の重量を計量することによって知ることができる
。

誤差を減少させるために、標準的な試料採取方法に従っ
て多量の試料を採取して粉砕し試料の大きさを減少させ
る。

しかしこの方法では灰分含有量を迅速かつ連続的に検出
することができない。

石炭の灰分含有量の連続的な迅速定量方法としては′β
線（粒子）の散乱およびＸ線またはγ線の透過または散
乱によって行なうことが知られている。

このような方法は、Ｃａｍｅｒｏｎ Ｊ、Ｆ、 、 ”
’Ｍｅ−ａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ａｓｈ ｃｏｎｔ
ｅｎｔ ａｎｄ ｃａｌｏｒｉ−ｆｉｃ ｖａｌｕｅ
ｏｆ ｃｏａｌ ｗｉｔｈ ｒａｄｉｏｉｓｏｔｏｐｅ
ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ”’０．Ｒ，Ｎ、Ｌ、 １１
Ｃ−１０Ｖｏｌ。

２ ｐ、９０３ 、 Ｃａｍｅｒｏｎ Ｊ 、Ｆ、、
Ｃ１ａｙｔｏｎ （Ｊ：、 ０．１”Ｒａｄｉｏｉｓｏ
ｔｏｐｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｖｏｌｕｍｅ １
”Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５ｅｒｉｅｓ ｏｆ
Ｍｏｎｏｇｒａｐｈｓｉｎ ｕｎｃｌｅａｒ ｅｎｅｒ
ｇｙ Ｖｏｌ、１０７ 、 ＰｅｒｇａｍｏｎＰｒｅｓ
ｓ （１９７１） 、 Ｋａｔｏ Ｍ、、’Ｐｒｅｓｅ
ｎｔ ５ｔａｔｕｓ ｏｆｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ−ｅｎｅｒｇｙ
Ｘ−ａｎｄ ｇａｒｒｍａ−ｒａｙ ５ｏｕｒｃｅｓ
ｉｎ Ｊａｐａｎ” ０．Ｒ。

Ｎ、Ｌ、 １１ Ｃ−１０Ｖｏｌ、２ ｐ、７２３
、 Ｒｈｏ＝ｄｅｓ Ｊ、Ｒ，、”Ｏｒｅ ａｎｄ Ｃ
ｏａｌ Ａｎａｌｙｓｅｓｕｓｉｎｇ ｒａａｉｏｉｓ
ｏｔｏｐｅ ｔｅｃｈｉｑｕｅｓ” ０．Ｒ。

Ｎ、Ｌ、、 １１ Ｃ−５、２０６ａｎｄ Ｖａｓｉ−
ｐ・ ｌｅｖ Ａ、Ｇ、 ｅｔ ａｔ、 ”Ｅｘｐｒｅｓ
ｓ ａｓｈ ａｎａ−ｔｙｓｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ
ｔｈｅ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｏｆ ｆｏ−ｒｗａ
ｒｄ ５ｃａｔｔｅｒｅｄ ｇａｒｒｍａ ｒａｙｓ”
ＫｏｋｓｉＫｈｉｍｉｙａ １９７４ Ｎｏ−５ｔ
ｐ、 ５２に記載されている。

これらの方法は、鉱物質成分の平均原子番号が石炭質の
それよりも高いことと、原子とβ線およびγ線との干渉
が原子番号に依存することとにもとづく。

しかし鉱物質の平均原子番号は一定しておらず、実際鉱
物質の鉄含有量は変化するので上記方法による灰分の定
量はかなり誤差を生ずる。

原理的には、中性子技術によれば石炭のより多くの元素
の含有量を定量することができるので、これを石炭の灰
分含有量の定量に応用することができる。

このような方法は、Ｃｏｍｅｒｏｎ Ｊ 、Ｆ ＋＋ｙ
”Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ａｓｈ ｃｏｎｔｅ
ｎｔ ａｎｄ ｃａ−１ｏｒｉｆｉｃ ｖｏｌｕｅ ｏ
ｆ ｃｏａｌ ｗｉｔｈ ｒａｄｉｏｉｓｏ−ｔｏｐｅ
ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ” ０．Ｒ，Ｎ、Ｌ、 １１
’Ｃ−１０Ｖｏ１．２ ｐ、 ９０３に記載されてい
る。

中性子と、中性子および石炭の干渉によって生ずるγ線
とはともに多量の石炭を透過するので、石炭の比較的大
きな粒子に中性子技術を応用することができる。

しかし個別の元素を定量する中性子技術のあるものは複
雑であるので、実際に灰分含有量を正確に定量しようと
してすべての元素の含有率を定量することは非常に複雑
である。

数を限定した元素、たとえば鉄の定量を中性子捕獲γ線
技術によって実際に比較的単純に行なう方法はＦＭＣＣ
ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、 ”Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ
ｃｏａｌ ｗｉｔｈＣｆ−２５２” １９７６年１
月２０日Ｃａ１ｉ −ｆｏｒｎｉｕｍ Ｐｒｏｇｒｅ
ｓｓ Ｐ、Ｐ、 ３ ７−３ ９ 、 およ
びＬｊｕｎｇｇｒｅｎ Ｋ、 ａｎｄ Ｃｈｒｉｓｔ
ｅｌｌ Ｒ，ｔ”０ｎ−１ｉｎｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａ
ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ １ｒｏｎｃｏｎｔｅｎｔ ｏ
ｆ ０ｒｅＳｔ Ｏｒｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄｗ
ａｓｔｅｓ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｎｅｕｔｒｏｎ
ｃａｐｔｕｒｅｇａｒｒｍａ ｒａｄｉａｔｉｏｎ
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ、” １９７６年Ｗｉｅｎ Ｉ
ＡＥＡ、 Ｎｕｃｌｅａｒ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎ
Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｇｅｏｐｈｙｓ
ｉｃｓ ｐ、Ｉ８１に記載されている。

β線（粒子）の散乱にもとづく方法においては、物質か
ら散乱されるβ粒子の強度がその物質の平均原子番号に
関係する。

石炭の平均原子番号は含有する鉱物質の量によって増加
するから、石炭から散乱されるβ粒子の強度は含有する
灰分に関係する。

しかしこの方法は鉄および湿分の含有量が変化すると、
誤差が大きくなる。

Ｘ線または低エネルギーγ線の透過にもとづく方法にお
いて、単位面積当りの固定された重量の試料を透過した
放射線の強度は、バルク状物質の質量減衰係数が増加す
るにともなって減少する。

約１００ ｋｅＶより低いエネルギーにおいて、質量減
衰係数は原子番号とともに急速に変化する。

これは透過したエネｌレギーの強度が石炭の組成に敏感
なことを意味する。

厚さ閃、バルク密度（ρ）の石炭試料を透過した放射線
のコリメートされたビームの強度（Ｉ）対石炭のないと
きの強度（Ｉｏ）の比は である。

ここでμｉは石炭中の原子番号ｉの元素の質量吸収係数
であり、Ｃｉはこの元素の含有率（重量百分率）である
。

さてΣμ１−ｃｉ−妬炭質・Ｃ石炭質 十μ鉱物質・Ｃ鉱物質 （２） ここでＣは含有率であって、 Ｃ石炭質＋Ｃ鉱物質−１（３） である。

従って、分析すべき石炭試料が本質的に一定の組成を有
し、かつ単位面積当りの石炭の重量（ρ・Ｘ）を別に測
定するならば、上記の式（１）、（２）および（３）を
組み合わせて、これから鉱物質含有率およびこれと密接
に関係している灰分含有率を決定することができる。

鉱物質含有量に対する感度が式（１）における（Ｘ）に
比例するので、透過方法によると鉱物質含有量の変化に
対して非常に敏感とすることができる。

Ｘ線またはγ線の散乱にもとづく方法において、石炭か
ら散乱された放射線の強度（Ｉ）は、コヒーレント散乱
およびコンプトン散乱の確率に依存する。

灰分について最高感度に対する最適エネルギー範囲は１
０〜２０ ｋｅＶであり、この場合には次の関係式が成
立する。

ここでμｉおよびＣｉはそれぞれ石炭試料中の原子番号
ｌの元素についての質量吸収係数および含有率であり、
Ｋは全体のジオメトリならびに検出効率およびγ線また
はＸ線の線源の出力に依存する。

分析すべき石炭試料が実質的に一定の化学組成からなる
鉱物質である場合には、鉱物質含有率およびこれと密接
に関係する灰分含有率を定量することができる。

鉱物質の鉄含有率が変化すると、Ｘ線およびγ線の透過
法および散乱法のいずれにも次のように影響を与える。

（１）Ｘ線エネルギーを鉄のに殻吸収端（７，１ｋｅＶ
）より低く選ぶときは、鉄の質量吸収係数および鉱物質
の他の灰分についての平均質量吸収係数はほぼ同一であ
って、鉱物質含有量およびこれより灰分含有量を合理的
な精度で定量することができる。

しかしこれらの低エネルギーＸ線は甚しく吸収されるの
で測定できるように石炭を（０，３ｍｍ以下に）粉砕す
る必要がある。

これはオンライン定量には実際上厳しすぎる制限である
。

（２）Ｘ線エネルギーを鉄のに殻吸収端より高く選ぶと
、鉱物質の他の成分の単位重量当りの吸収よりも、鉄の
単位重量当りの吸収が遥かに大きくなるので、鉄につい
て補償を行なう必要がある。

鉄について現在応用されている唯一の補償法は鉄のＫＸ
線の励起に依存する。

ＫＸ線が厚さ１關以下の石炭に非常に吸収されるので、
この方法は微粉砕された石炭にのみ応用することができ
る。

それ故、石炭の粒径が非常に小さいか、または鉱物質の
鉄含有量が実質的に変化しない希な場合でなければ、現
在行なわれているγ線およびＸ線の技術を応用して鉱物
質含有量およびこれより灰分含有量を正確に定量するこ
とができない。

また、灰分の鉄含有量が一定であるか、または石炭粒子
が微粉砕されている場合の他は、Ｘ線または低エネルギ
ーγ線の技術によって石炭の灰分含有量を正確に定量す
ることを従来技術からは期待することができない。

また中性子技術を応用して灰分含有量を正確に定量する
ことは、特にオンライン系に対して実際的な提案である
ことを従来技術からは期待することができない。

この発明の方法は、鉄含有率が変化するときにおいても
灰分含有量を定量することができ、また粒径が比較的大
きい石炭についても応用することができる。

この発明によって（１）石炭質による単位重量当りの放
射線吸収と鉄を含まない鉱物質による単位重量当りの放
射線吸収とに明かな相違があるように選択した第１のエ
ネルギーを有するＸ線またはγ線の透過または散乱の測
定結果、（１０石炭質による単位重量当りの放射線吸収
と鉱物質による単位重量当りの放射線吸収との相対吸収
が明かに相違するように、かつ前記第１のエネルギーと
は異なる１または２以上の第２のエネルギーであって、
この第２のエネルギーの任意の１つのエネルギーにおけ
る前記相対吸収が、前記第１のエネルギーおよび第２の
エネルギーのうちの他のいずれのエネルギーにおける前
記相対吸収とも明かに相違するように、選択した第２の
エネルギーにおけるＸ線またはγ線の透過または散乱の
少なくとも１つの測定結果、および／または曲）中性子
捕獲γ線技術による鉄含有率の測定結果にもとづいて、
石炭またはコークス中の灰分または鉱物質の含有率を定
量することができる。

この明細書および特許請求の範囲において、術語のパ低
エネルギーγ線゛は、少なくとも数個の元素の単位重量
当りの放射線吸収が、他の元素の単位重量当りの吸収と
は明かに相違するようなエネルギーを有するγ線を意味
する。

この発明の第１の態様として、石炭質による単位重量当
りの放射線吸収と鉄を含まない鉱物質による単位重量当
りの放射線吸収とに明かな相違があるように選択した第
１のエネルギーを有するＸ線またはγ線の透過または散
乱の測定結果と石炭質による単位重量当りの放射線吸収
と鉱物質による単位重量当りの放射線吸収との相対吸収
が明かに相違するように、かつ第２のエネルギーにおけ
る前記相対吸収が、前記第１のエネルギーにおける前記
相対吸収とは明かに相違するように、選択した第２のエ
ネルギーにおけるＸ線またはγ線の透過または散乱の第
２の測定結果とを組み合わせて、石炭またはコークス中
の灰分または鉱物質の含有率を定量することができる。

この発明の第２の態様として、中性子捕獲γ線技術によ
る鉄含有量の測定結果と、鉄を含まない鉱物質および石
炭質の単位重量当りの放射線吸収に明かな相違があるよ
うに選択したエネルギーにおけるＸ線またはγ線の透過
または散乱を測定した結果とを組み合わせて、石炭また
はコークス中の灰分または鉱物質の含有率を定量するこ
とができる。

この発明の第３の態様として、前記発明の第１０Ｍ様に
おいて記載した結果と、中性子捕獲γ線技術による鉄含
有率の測定結果とを組み合わせて石炭またはコークス中
の灰分または鉱物質の含有率を定量することができる。

この発明の方法の応用において、（１）単位面積当りの
重量またはこれに比例する量の測定、または（ｉ［）バ
ルク密度の測定から選択した１つまたはそれ以上の付加
的な測定と組み合わせた前記測定によって、鉱物質の含
有率を正しく定量することができ、通常これら２つの測
定方法のうち１つのみが必要とされる。

ある場合には、Ｘ線および低エネルギーγ線の２つのビ
ームについての散乱の強度が、石炭のバルク密度に実質
的に関係しないように、またはバルク密度の変化に比例
して同様に影響されるように、線源、試料および検出器
のジオメトリ−を選択することによって、異なるエネル
ギーにおけるＸ線または低エネルギーγ線の２つの散乱
測定のみによって、灰分含有量を定量することができる
。

石炭の湿分含有量または石炭質の水素含有量がかなり変
化する場合は、この発明の方法を、湿分の測定または水
素含有量の測定と組み合わせて、一層正確に定量するこ
とができる。

石炭中の湿分および水素の測定方法（すなわち中性子の
散乱もしくは透過、または水素による中性子吸収からの
中性子捕獲γ線）が知られている。

この発明の第１および第２の態様において記載した方法
は、他の鉱物質成分の平均と比較して質量吸収係数の高
い鉱物質中の、たとえばカルシウムまたはいおうのよう
な他の元素の種々な含有量について部分的に補償し、こ
れによって鉱物質含有量およびこれより灰分含有量の分
析精度を改良することができる。

この発明の方法は、コンベア上、シュート内またはパイ
プ内の石炭について実施することができる。

石炭は乾燥状態もしくはスラリー状でもよく、または粗
大な塊もしくは微粉砕状であってもよい。

この発明の方法は石炭の灰分含有量の連続的検出に応用
することが便利でありかつ好ましいが、この発明の方法
は石炭の個別の試料に応用することができるので、連続
的検出に限られるものではない。

Ｘ線および低エネルギーγ線のエネルギーは、特定の分
析応用に関して選択する。

たとえば、コンベアベルト上の石炭の灰分含有量を定量
するためにＸ線および低エネルギーγ線の透過を使用す
るときに、石炭の厚さによってＸ線が著しく吸収される
ように、またこれによって灰分含有量の変化に対する感
度が高いように、しかも透過Ｘ線強度を正確に測定でき
るように、Ｘ線が石炭を十分に透過するように、Ｘ線の
エネルギーを選択する。

この発明の方法によってＸ線および低エネルギーγ線の
線源として使用できる適当な安定放射性同位体はＡｍ
−２４１、Ｇｄ−１５３、Ｃｄ−１０９゜Ｃｍ−２４４
、Ｐｕ−２３８およびＣｏ−５７である。

これらの線源は直接の放射を使用することができるが、
またＷａｔｔ Ｊ 、 Ｓ 、 、”γ−ｒａｙ ｅｘ
ｃｉ−ｔｅｄ Ｘ−ｒａｙ ５ｏｕｒｃｅｓ” Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄＩｓｏｔｏｐｅｓ
、１９６４ 、Ｖｏｌ、１５ 、ｐ、６１７に記載する
ように、ある範囲の間接的エネルギー放射を行なう二次
ターゲットを使用することができる。

γ−線源として使用できる放射性同位体はＢａ−１３３
、Ｃｓ−１３７およびＣｏ−６０である。

また中性子源となる放射性同位体はＣｆ−２５２、Ｐｕ
−２３８／ＢｅおよびＡｍ−２４１／１３ｅである。

Ｘ線および中性子の他の線源としては、放射性同位体線
源とともに、Ｘ線管および中性子発生器があるが、これ
らはかなり複雑でありかつ高価である。

連続的検出の場合に、放射性同位体線源および検出器を
石炭の移動方向に平行な線上に配置して、各線源−検出
器系によって検出される石炭がほぼ同一であるようにす
ることが好ましい。

この発明の方法を、コンベアベルト上の石炭の灰分定量
に応用するときは、ベルトの厚さを連続的に測定するこ
とによって、ベルトの厚さの僅かな変化を補償する必要
がある場合もある。

これはベルトの戻りの空の部分を通常の放射性同位体技
術によって測定することによって行なうことができる。

この発明の好ましい実施態様を、図面を参照して次の実
施例に記載する。

実施例 １ 第１図において、鉛遮蔽３によってコリメートされたＸ
線またはγ線の２つのビームが、移動するコンベアベル
ト２上の石炭１を検出して、石炭によって散乱されたＸ
線およびγ線が検出器によって検出される可能性が少な
いようにする。

第１のビームは約３．０ｋｅＶのエネルギーを有するＸ
線の線源４によって放射され、シンチレーション検出器
６によって検出される。

第２のビームはＢａ−１３３およびＡｍ−２４１の放射
性同位体線源５によって放射され、第２のシンチレーシ
ョン検出器７によって検出される。

Ｂａ−１３３は３５６ｋｅＶおよびその他のエネルギー
のγ線を放射し、Ａｍ −２４１は５９．５ｋｅＶのγ
線を放射する。

小さい遮蔽をＢａ−１３３線源の付近に置いて、シンチ
レーション検出器によって検出されるＢａ−１３３の（
１００ｋｅＶ以下の）低エネルギーγ線の強度をかなり
減少させ、これによって５９．５ｋｅＶγ線の検出の選
択性を増大させる。

シンチレーション検出器６，７を使用する電子技術は公
知の技術であって、シンチレーション検出器６，７を分
極する高電圧装置８、増幅器９、シングルチャネルアナ
ライザ１０または検出される適当なγ線またはＸ線に対
応する電気パノ゛レスの高さを選択するディスクリメー
タ１１および電気パルスを目盛り、灰分含有量を計算す
るデジタル電算機１３と装置１０，１１からの出力とを
結合するインターフェース装置を有する。

実施例 ２ 第２図において、Ｘ線および／またはγ線のビームは、
移動するコンベアベルト２上の石炭１と相互作用を行な
い、生じた散乱線をシンチレーション検出器６，７．１
４によって検出する。

遮蔽１５は各線源−検出器対４，６，５，７，１６゜１
４の間に配置され、散乱されないＸ線およびγ線が検出
されることを防ぐ。

第１のビームはエネルギー約３０ｋｅＶのＸ線源４から
放射され、シンチレーション検出器６によって検出され
る。

第２のビームは５９．５ｋｅＶのγ線を放射するＡｍ
−２４１放射性同位体線源５から放射され、第２のシン
チレーション検出器７によって検出される。

第３のビームは３５６ ｋｅＶおよびその他のエネルギ
ーのγ線を放射するＢａ−１３３放射性同位体線源１６
から放射され、第３のシンチレーション検出器１４によ
って検出される。

各放射性同位体線源および検出器は鉛遮＠３によって部
分的にコリメートされ、各シンチレーション検出器が、
それぞれ対応する放射性同位体線源からのＸ線またはγ
線のみを実質的に検出するように分離して配置されてい
る。

ある場合には、Ｂａ−１３３γ線を線源においてコリメ
ートし、遮蔽１５を有しないようにし、検出器は実質的
に狭いビーム条件とすることが有利である。

シンチレーション検出器６，７．１４を使用する電子技
術は公知の技術であって、シンチレーション検出器６，
７．１４を分極する高電圧装置８、増、幅器９、信号を
雑音から差別するディスクリメータ１１および電気パル
スを目盛り、灰分含有量を計算するデジタル電算機１３
とディスリメータ１１からの出力とを結合するインター
フェース装置１２を有する。

実施例 ３ 石炭の鉄および水素含有量を定量する中性子捕獲γ線と
組み合わせて１つの低エネルギーγ線ビームおよび１つ
の高エネルギーγ線ビームの透過を利用する石炭の灰分
含有量の定量方法を第３図に示す。

中性子およびγ線はコンベアベルト２上の石炭１と相互
作用を行なう。

カリホルニウム２５２、プルトニウム−２３８／ベリリ
ウムまたはアメリシウム−２４１／ベリリウムの中性子
源１７を中性子遮蔽材料１８に入れる。

この遮蔽１８はコンベアベルトに面する端が開放してい
る。

中性子は石炭中の水素および鉄によって吸収され、水素
（エネルギー２．２３ ＭｅＶ ）および鉄（エネルギ
ー約７．６ ＭｅＶ ）から発生する捕獲γ線はシンチ
レーション検出器１９によって検出する。

この検出器１９は熱中性子遮蔽２０、たとえばほう素に
よって遮蔽される。

中性子源１７から放射されるγ線からシンチレーション
検出器１９を遮蔽するために、γ線遮蔽１５を中性子源
１７と検出器１９との間に配置する。

３５６ ｋｅＶおよびその他のエネルギーのγ線を放射
するバリウム−１３３放射性同位体線源２１が高エネル
ギーγ線を放射し、このγ線はシンチレーション検出器
７によって検出する。

このγ線はγ線遮蔽３によってコリメートされる。

低エネルギーγ線はアメリシウム−２４１放射性同位体
線源２１′から放射され、石炭で散乱された後のγ線を
シンチレーション検出器７′によって検出する。

低エネルギーγ線ビームはγ線遮蔽３′によって部分的
にコリメートされ、さらに主として石炭層の厚さに応じ
て遮蔽１５′を使用することができる。

・シンチレーション検出器１９ 、７ 、７’を使用す
る電子技術は公知の技術であって、シンチレーシヨン検
出器１９ 、７ 、７’を分極する高電圧装置８増幅器
９、信号を雑音から差別するディスクリメータ１１、ア
ナログ−デジタル変換器２２およびこれらの装置１１．
２２からの出力をデジタル電算機１３と結合するインタ
ーフェース装置１２を有する。

電算機１３に結合して使用するアナログデジタル変換器
２２は、水素捕獲γ線および鉄捕獲γ線の強度を定量で
きるように、シンチレーション検出器１９からのγ線ス
ペクトルを処理する。

電算機は信号を組み合わせて灰分含有量を計算する。

上記実施例において、放射線ビームによって検出される
石炭の単位面積についての重量の一致性を改良する機械
的装置によって、灰分含有量分析値の精度を改良するこ
とができる。

各シンチレーション検出器によって測定されたＸ線およ
びγ線の強度は、この強度の変化が少ないように十分に
短かい時間内に、対数形に変換される。

この発明の方法・ま、オーストラリア、ニューサウスウ
エールス州、Ｂｕｌｌｉ炭田の１２の炭坑から得た１連
の石炭試料の灰分含有量を実験的に定量して試験した。

試料の灰分含有量は１１〜２５重量φの範囲であり、平
均して１７．６重量多である。

銀ＫＸ線（エネルギー２２ ｋｅＶ ）、セリウムＫｃ
ｔＸ線（３５ｋｅＶ ）およびバリウム−１３３γ線（
３５６ｋｅＶ ）を石炭試料に透過させて測定した。

透過Ｘ線の強度はゲルマニウム半導体検出器を使用し、
またバリウム−１３３γ線の強度はコリメートされたシ
ンチレーション検出器を使用して測定した。

Ｘ線およびγ線の強度の測定を組み合わせるために使用
する公式は次のとおりである。

ここでＣ灰分は石炭中の灰分含有率、■およびＩｏはＸ
線またはγ線が石炭を透過したときおよび透過しないと
きの強度をそれぞれ現わし、下付きの２２ 、’３５お
よび３５６は測定されたＸ線およびγ線の概略のエネル
ギーをｋｅＶで示すもので、ａｌ、ａ２およびａ３は測
定されたＸ線およびγ線の強度と石炭工業において使用
される従来技術によって定量された灰分分析とから最小
二乗法解析によって決定した定数である。

標準誤差は灰分０．６７重量咎、相関係数は０．９９５
であった。

灰分含有量および銀ＫｃｔＸ線およびバリウム−１３３
γ線の強度のみを使用した最小二乗法解析の標準誤差は
１，６１重量饅であった。

セリウムＫＸ線の強度を使用したときに、標準誤差が灰
分■、６１から０．６７重量優に減少したことはこの発
明の方法が灰分の組成の変化をよく補償することを示す
ものである。

【図面の簡単な説明】 図面はこの発明の石炭分析方法の実施態様に使用する装
置であって、第１図は実施例１に使用する装置の説明図
であり、第２図は実施例２に使用する装置の説明図であ
り、第３図は実施例３に使用する装置の説明図である。 １・・・・・・石炭層、２・・・・・・コンベアベル１
−１３，３’。 １５ 、１５’・・・・・・γ線遮蔽、４・・・・・・
Ｘ線源、５，１６゜２Ｌ２１’・・・・・・放射線同位
体線源、６，７，７’。 １４．１９・・・・・・シンチレーション検出器、８・
・・・・・高電圧装置、９・・・・・・増幅器、１０・
・・・・・シングルチャネルアナライザ、１１・・・・
・・ディスクリメータ、１２・・・・・・インターフニ
ス装置、１３・・・・・・デジタル電算機、１７・・・
・・・中性子線源、１８・・・・・・中性子遮蔽、２０
・・・・・・熱中性子遮蔽、２２・・・・・・アナログ
−デジタル変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ｉ）石炭質による単位重量当りの放射線吸収と鉄を
   含まない鉱物質による単位重量当りの放射線吸収とに明
   かな相違があるように選択した第１のエネルギーを有す
   るＸ線またはγ線の透過または散乱の測定結果、（１１
   ）石炭質による単位重量当りの放射線吸収と鉱物質によ
   る単位重量当りの放射線吸収との相対吸収が明かに相違
   するように、かつ前記第１エネルギーとは異なる１また
   は２以上の第２のエネルギーであって、この第２のエネ
   ルギーの任意の１つのエネルギーにおける相対吸収が、
   前記第１のエネルギーおよび第２のエネルギーのうちの
   他のいずれのエネルギーにおける相対吸収とも明かに相
   違するように、選択した第２のエネルギーにおけるＸ線
   またはγ線の透過または散乱の少なくとも１つの測定結
   果、および／または（１１１）中性子捕獲γ線技術によ
   る鉄含有率の測定結果にもとづいて、石炭またはコーク
   ス中の灰分または鉱物質の含有率を定量することを特徴
   とする石炭分析方法。 ２ 石炭質による単位重量当りの放射線吸収と鉄を含ま
   ない鉱物質による単位重量当りの放射線吸収とに明かな
   相違があるように選択した第１のエネルギーを有するＸ
   線またはγ線の透過または散乱の測定結果と、石炭質に
   よる単位重量当りの放射線吸収と鉱物質による単位重量
   当りの放射線吸収との相対吸収が明かに相違するように
   、かつ第２のエネルギーにおける前記相対吸収が、前記
   第１のエネルギーにおける前記相対吸収とは明かに相違
   するように、選択した第２のエネルギーにおけるＸ線ま
   たはｒ線の透過または散乱の第２の測定結果とを組み合
   わせて、石炭またはコークス中の灰分または鉱物質の含
   有率を特徴する特許請求の範囲第１項記載の石灰分析方
   法。 ３ 石炭質による単位重量当りの放射線吸収と鉄を含ま
   ない鉱物質による単位重量当りの放射線吸収とに明かな
   相違があるように選択した第１のエネルギーを有するＸ
   線またはγ線の透過または散乱の測定結果と、中性子捕
   獲γ線技術による鉄含有率の測定結果とを組み合わせて
   、石炭またはコークス中の灰分または鉱物質の含有率を
   特徴する特許請求の範囲第１項記載の石炭分析方法。 ４ 中性子捕獲γ線技術による鉄含有率の測定と組み合
   わせて、石炭またはコークス中の灰分または鉱物質の含
   有率を特徴する特許請求の範囲第２項記載の石炭分析方
   法。 ５（１）単位面積当りの重量測定もしくはこれに比例す
   る量の測定、または（１１）バルク密度の測定から選択
   した１つまたはそれ以上の付加的な測定と組み合わせて
   、石炭またはコークス中の灰分または鉱物質の含有率を
   特徴する特許請求の範囲第１ないし４項のいずれかに記
   載の石灰分析方法。 ６ Ｘ線またはγ線の透過または散乱の測定結果から単
   位面積当りの重量を特徴する特許請求の範囲第５項記載
   の石灰分析方法。 ７ 湿分または水素の含有量の測定と組み合わせて、石
   炭またはコークス中の灰分または鉱物質を特徴する特許
   請求の範囲第１ないし６項のいずれかに記載の石炭分析
   方法。 ８ 中性子の散乱もしくは透過、または水素による中性
   子捕獲γ線によって湿分または水素の含有量を特徴する
   特許請求の範囲第７項記載の石炭分析方法。 ９ Ａｍ−２４１、Ｇｄ−１５３、Ｃｄ−１０９゜Ｃ
   ｍ−２４４、Ｐｕ−２３８および／またはＣ。 ５７によってＸ線またはγ線を発生させる、特許請求の
   範囲第１ないし８項のいずれかに記載の石炭分析方法。 １０ Ｃｆ−２５２、Ｐｕ−２３８／Ｂｅおよび／ま
   たはＡｍ ２４１ ／ Ｂ ｅによって中性子を発生
   させる、特許請求の範囲第１項および第３ないし９項の
   いずれかに記載の石炭分析方法。