專利名稱：在線分析萃取過程中稀土組份的方法
技術領域：
本發明涉及一種在線分析萃取過程中稀土組份的方法。
背景技術：
我國有大中型稀土分離廠幾十家，都依靠實驗室大型儀器分析和中間控制分析指導生產。由于分析結果滯后，不能及時掌握槽體情況，調整工藝，使得產品質量和產量得不到保障，因而急需在線分析和自動控制系統來穩定工藝流程。
核工業部第二研究設計院研制的“跨限X射線吸收濃度分析儀”該儀器根據某元素X射線吸收限兩端對射線吸收系數的躍變來測定該元素含量，該方法申報的專利號為88106307。江西省稀土所研制的“光纖分光光度在線分析儀”該儀器將分光光度計與光纖反射探頭有機地結合為一體，光纖探頭直接插入槽體中，實現了現場取樣在線分析。該儀器理論上能測Pr、Nd、Sm、Eu、Ho、Er六個稀土元素，北京有色金屬研究總院研制的“流動注射分光光度在線分析儀”采用的方法與此類似，取樣使用蠕動泵。
發明內容
本發明的目的是提供一種在較大濃度范圍內直接、快速、準確的測量稀土元素的組份的非接觸在線自動檢測的在線分析萃取過程中稀土組份的方法。
本發明的目的是由以下方式實現的本發明的方法是用Ba-133作放射源，經屏蔽并留出放射孔后置于萃取槽旁，放射孔對正澄清槽水相，激發稀土元素K系特征X射線熒光，用探測器接收X熒光，采用多道能譜儀接收并處理探測器的信號，送至計算機用能譜解析方法分析萃取過程中各稀土元素的組份。
上述放射源和探測器設置在萃取槽的同側，放射源和探測器軸線夾角調整范圍是0°～90°，放射源和探測器距萃取槽的距離調整范圍均為30～300mm。
探測器為HPGe(高純鍺)半導體探測器，對5.9keV(千電子伏特)能量的分辨率為180keV，探測靈敏區為3～300keV，稀土元素Y的K系特征X射線能量為15.0keV，La到Lu的K系特征X射線能量范圍在33.4keV到54.1keV之間，因而探測效率較高，可以分析La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Y15個稀土元素。
稀土元素的溶劑萃取過程為串級逆流萃取，每一級會有一個或幾個元素存在，對于高分辨率固體探測器和微機多道能譜儀獲得的稀土元素K系X熒光能譜，每個元素主要有Kα1、Kα2、Kβ1+3和Kβ2+4四種能量峰存在，稀土元素X熒光射線能量相近，譜峰不能完全分離，多個元素同時存在時能譜峰相互重疊，再加上放射源各射線的散射本底，能譜非常復雜，需進行散射本底補償和基體校正。
本底補償公式為Ii＝Pi+∑aijISj式中Ii、Pi為補償后和補償前i元素熒光峰強度，ISj為放射源j散射峰強度，aij為放射源j散射峰對i元素熒光峰的影響系數，其值由實驗確定，存于經驗系數表中，待處理數據時使用。
基體校正公式為Ci＝(D+EIi)(1+∑bijIj)式中Ci為分析元素的含量，Ii和Ij分別為i分析元素和j干擾元素的分析線強度，D和E為工作曲線的截距和斜率，bij為j元素對i元素的影響系數。
能譜解析法可以將復雜的稀土多元素K系特征熒光譜解開，根據具體情況選擇多道道數，依靠現場取樣分析結果和標準樣品標定，建立和校正工作曲線，取樣分析實驗點不少于5個，測樣品時間不能少于60秒，根據萃取分離稀土工藝對分析精度要求，測樣品時間選用60-600秒能滿足一般要求。
本發明的優點是無須取樣分流，能在較大濃度范圍內直接、快速、準確的非接觸在線自動檢測幾乎所有的稀土元素的組份，擴展了分析范圍。
圖1是本發明的探測原理圖。
具體實施例方式
參照附圖，選擇10-100mCiBa-133放射源1激發樣品，與探測器2同側，如附圖1所示，放射源1和探測器2軸線夾角調整范圍是0°～90°，一般用小角度，有較高的激發效率，放射源1和探測器2距萃取槽3的分析實驗點的距離調整范圍是30～300mm，根據放射源1的強度和稀土溶劑濃度確定，一般用50mm效果較好。
探測器2為ORTEC公司生產的HPGe半導體探測器，探測器2安放于萃取槽3旁邊，測量過程樣品不需取樣或分流，保證與萃取槽3相互獨立的關系，完全不影響工藝，探測信號由五十米長的電纜送至控制室中的主機，經過處理后打印出分析結果或將分析結果送于上位機進行自動控制。
微機多道能譜儀，安放在萃取車間控制室，系統選用的計算機是工業控制機，配8192道ADC和小型多功能微機多道接口構成核信息獲取系統，接收探測器送來的信號。
復雜的稀土多元素K系特征熒光譜由能譜解析法軟件包處理，能完成能譜采集、分析處理和聯機通訊，依靠現場取樣分析結果和標準樣品標定，建立和校正工作曲線，取樣分析實驗點不少于5個，10個數據點較好，測樣品時間可以選擇，一般選用60-600秒。
稀土溶劑萃取分離一般采用串級萃取槽，每一段從幾十到百余級，每一段有幾級槽的被分離稀土含量變化明顯，選這幾級為測量點，如90級稀土Ce/Pr分離段的拐點在35級，測量點選在該處，在測量稀土組份的萃取槽3旁邊需要有1米見方的地方安裝探測器的探頭和探頭防護罩，多道能譜儀裝在車間控制室，聯結探頭和多道能譜儀的信號電纜和電源供給線單獨架線，不要和動力電源線一起排放，以免受到干擾，信號電纜和電源線長度一般50米，最長不能超過100米，否則，信號衰減嚴重，能譜失真，影響測量精度。使用場所要求有防盜措施，對車間工作人員要求放射性防護培訓。使用的放射性激發源Ba-133屬低能量放射源，有鉛皮和鋼殼4雙層屏蔽，探測器2附近的放射性水平和本底一樣，對環境沒有影響。
包頭稀土礦以輕稀土為主，在90級Ce/Pr稀土分離段上，對第35級組份進行分析，分析結果對照了50個，La、Ce、Pr和Nd的相對標準偏差分別為5.4％、2.4％、2.6％和3.1％，滿足中間控制分析要求的精度。由于萃取過程中間控制分析滯后及長期依靠經驗調整槽體，致使萃取槽體內稀土組份波動大，影響其分離能力的發揮。在線分析的使用給工藝人員提供了及時的槽體信息，減小了槽體的波動幅度，在穩定的槽體下生產，可以加大進料流量和出口流量，充分發揮萃取槽對稀土分離能力，提高產品產量和合格率。
權利要求
1.一種在線分析萃取過程中稀土組份的方法，其特征是用Ba-133作放射源，經屏蔽并留出放射孔后置于萃取槽旁，放射孔對正澄清槽水相，激發稀土元素K系特征X射線熒光，用探測器接收X熒光，采用多道能譜儀接收并處理探測器的信號，送至計算機用能譜解析方法分析萃取過程中各稀土元素的組份。
2.根據權利要求1所述的在線分析萃取過程中稀土組份的方法，其特征是放射源和探測器設置在萃取槽的同側，放射源和探測器軸線夾角調整范圍是0°～90°，放射源和探測器距萃取槽的距離調整范圍均為30～300mm。
3.根據權利要求1或2所述的在線分析萃取過程中稀土組份的方法，其特征是探測器為高純鍺半導體探測器。
全文摘要
本發明涉及一種在線分析萃取過程中稀土組份的方法，其特征是用Ba－133作放射源，經屏蔽并留出放射孔后置于萃取槽旁，放射孔對正澄清槽水相，激發稀土元素K系特征X射線熒光，用探測器接收X熒光，采用多道能譜儀接收并處理探測器的信號，送至計算機用能譜解析方法分析萃取過程中各稀土元素的組份。其優點是無須取樣分流，能在較大濃度范圍內直接、快速、準確的非接觸在線自動檢測幾乎所有的稀土元素的組份，擴展了分析范圍。
文檔編號G01N23/223GK1677100SQ20051006984
公開日2005年10月5日 申請日期2005年4月29日 優先權日2005年4月29日
發明者吳文琪, 王強, 趙增祺, 許延輝, 武國琴 申請人:包頭稀土研究院