книги из ГПНТБ / Радиоизотопные приборы в промышленности строительных материалов

У ДК 539.1.08:691.5

Радиоизотопные приборы в промышленности строительных ма­

В книге описаны новые радиоизотопные устройства, предназна­ ченные для автоматического контроля технологических процессов в некоторых отраслях промышленности строительных материалов. При­ водятся описания особенностей конструкций установок и их элек­ тронно-измерительных блоков.

Рассматриваемые приборы разработаны для контроля технологи­

Московская типография № 6 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 109088, Москва, Ж-88, Южнопортовая ул., 24.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Радиоактивные изотопы и источники ионизирующего излучения для контроля технологических процессов в промышленности строительных материалов начали применять в середине пятидесятых годов. Однако имею­ щийся по этому вопросу богатый материал не система­ тизирован, отсутствуют издания, обобщающие накоплен­ ный опыт и полученные интересные результаты, что, воз­ можно, является одной из причин относительно слабого распространения радиационной техники в этой отрасли. Вместе с тем следует отметить, что именно промышлен­ ность строительных материалов чрезвычайно перспек­ тивна с точки зрения возможного использования радио­ изотопных приборов с высоким техническим и экономи­ ческим эффектом.

Материалы, опубликованные в научно-технической литературе, хорошо подтверждают это.

Настоящая книга написана группой авторов, рабо­ тающих последние несколько лет в"области создания радиоизотопной контрольно-измерительной аппаратуры для промышленности строительных материалов. Данная книга не является обобщением результатов, имеющихся в этой области вообще, она лишь включает в себя опи­ сание работ, выполненных авторами. В этом, возможно, недостаток книги, однако авторы при ее написании и не ставили перед собой более широкой задачи, которая, конечно, может быть решена и даже должна быть ре­ шена в ближайшее время.

Краткий обзор работ, данный во введении, не пре­ тендует на полноту и охватывает лишь часть из них, опубликованных в печати с 1957 г.

Описанные в книге работы выполнены в Институте ядерной физики АН УзССР в тесном творческом содру-

жестве с Ташкентским научно-исследовательским и про­ ектным институтом строительных материалов (НИИСТРОМПРОЕКТ) и Бекабадским ордена Трудо­ вого Красного Знамени цементным комбинатом им. Ф. Э. Дзержинского.

Следует специально отметить, что Бекабадский це­ ментный комбинат фактически явился базовым пред­ приятием, где впервые было опробовано большинство описанных методов и приборов.

Книга предназначена для инженерно-технических ра­ ботников, занимающихся вопросами автоматизации про­ мышленности строительных материалов, не являющихся специалистами-физиками. Именно поэтому в ряде глав даются элементарные сведения по вопросам взаимодей­ ствия различных видов ионизирующего излучения с ве­ ществом. Эти сведения можно почерпнуть в специальной литературе, однако наличие их непосредственно перед основным материалом представляет большое удобство для более успешного освоения физической сути рассмат­ риваемых устройств читателем.

Книга может представить определенный интерес для сотрудников научно-исследовательских институтов и других организаций, занимающихся разработкой радиа­ ционной техники и вопросами использования ее в про­ мышленности.

Авторы приносят искреннюю благодарность А. В. Пу­ гачеву за большую работу по рецензированию рукописи и за ряд ценных замечаний, несомненно, улучшивших изложение материала.

ВВЕДЕНИЕ

Бурное развитие ядерной физики за последние деся­ тилетия привело к широкому распространению ядернофизических методов исследования и контроля практи­ чески во всех отраслях науки и техники.

Использование ионизирующих излучений позволило решить ряд сложных прикладных задач.

Применение радиоактивных изотопов и ионизирую­ щих излучений для автоматизации имеет ряд преиму­ ществ по сравнению с другими методами. Важнейшие преимущества следующие: автоматизация процессов осуществляется бесконтактно, т. е. ни радиоактивный источник, ни приемник излучения не соприкасаются с изделиями, как в контактных приборах; внешние усло­ вия (температура, влажность, давление и др.) не оказы­ вают никакого воздействия на основные параметры ис­ точника излучения; срок службы источника зависит от периода полураспада радиоактивного изотопа; для кон­ троля и управления при измерении одинаковых пара­ метров (толщины, плотности, высоты уровня и др.) в различных отраслях промышленности можно использо­ вать одни и те же типы приборов, что значительно сни­ жает расходы на их разработку. К настоящему времени в результате использования различных свойств ионизи­ рующих излучений разработан ряд схем, который при­ меняют (или их могут использовать) во многих отрас­ лях промышленности [1].

Методы контроля и автоматизации, основанные на использовании радиоактивных изотопов, в промышлен­ ности строительных материалов стали применять значи­ тельно позднее, чем в других отраслях народного хозяй­ ства [2]. В промышленности строительных материалов первостепенную роль играет использование радиоактив-

материалов: цементных, стекольных, кровельных, кирпичных и т. п. Широкое применение в исследова­ тельских целях нашла методика радиоактивных инди­ каторов.

При помощи этой методики исследовали удельные

железо Fe 5 9 (в виде тонкого порошка окиси железа), ко­ торое в количестве 30 мкюри вводили в печь вместе со шламом. Получены интересные результаты, которые по­ казали, что применение радиоактивных изотопов откры­ вает широкие возможности управления скоростью дви­ жения материала в печах и мельницах, что создает бла­ гоприятные условия для повышения их производитель­ ности [4].

Для улучшения процесса обжига в печах со встроен­ ными фильтрами-подогревателями, обеспечивающими экономию сырья (около 10%) и топлива (не менее 5 % ) , разработали и применили радиоизотопный уровнемер шлама, который установили в холодном конце вращаю­

жает ее производительность и качество клинкера и по­ вышает расход топлива; установили причины этого яв­ ления [6].

Наряду с созданием приборов разрабатывались тео­ ретические основы использования ионизирующих излу­ чений в промышленности стройматериалов. Разработана и предложена инженерная методика определения плот­ ности шлама по поглощению у-шлучеъш, что в даль­ нейшем явилось хорошим обоснованием применения в промышленности стройматериалов радиоизотопных плот­ номеров [7]. Измерение концентрации пыли в воздухе (запыленности воздуха) принадлежит к числу трудней-

ших задач. В то же время измерение запыленности от­ ходящих промышленных газов и атмосферы промышлен­ ных предприятий имеет большое практическое значение. Для измерения запыленности создан радиоизотопный прибор, основанный на взвешивании осажденной на специальном фильтре пыли с помощью (3-излучения [8]. Этот прибор был взят за основу при создании специаль­ ного радиоизотопного пылемера для промышленности строительных материалов. Возможности применения ра­ диоактивных изотопов для контроля технологических процессов в цементной и известковой промышленности исследовались в Польше [9].

Для определения объемного веса и разноплотности стеклобруса без разрушения изделия смонтирована на двух вагонетках специальная радиометрическая уста­

давала возможность определять объемную массу и разноплотность сырых и обожженных крупноблочных огне­ упорных изделий толщиной 250—350 мм в течение 3— 4 мин при точности ±0,01 г/см3 [10] .

Используя явление замедления быстрых нейтронов, измеряют влажность сыпучих материалов, в частности, эту методику применили в схеме автоматического регу­

материалов имеет большое практическое значение. В ра­ боте [13] описано устройство для автоматического взве­ шивания потока сыпучего материала на конвейере мето­ дом регистрации поглощения у- или [5-излучения. Сред­ няя точность измерения ± 1 % .

Радиоизотопные приборы нашли применение в асбе­ стовой промышленности. Для контроля заполнения бун­ керов и щековых дробилок на асбестовых обогатитель­ ных фабриках применили радиоизотопные уровнемеры РИУ-1.

Для измерения концентрации асбестоцементной мас­ сы в ваннах счетного цилиндра на комбинате «Крас­ ный строитель» использовали модернизированный плот­ номер ПЖР-2, который устойчиво работал в заводских условиях.

Для определения веса кровельного картона и перга­ мина использовали радиоизотопный измеритель веса со средней погрешностью не более ± 3 % . Аналогичные бесконтактные измерители веса использовали для ав­ томатического определения относительного количества битума пропитки в производстве пергамина [ 1 4 ] .

Зависимость степени ослабления Y-излучения от со­ держания влаги в исследуемом материале использовали для контроля влажности глиняного шлама в шламопро­ воде на Николаевском цементно-горном комбинате. Гам­ ма-влагомер состоял из радиоизотопного плотномера типа ПЖР-2М с повышенной чувствительностью. При сравнении показаний прибора с результатами контроль­ ных замеров по обычной методике было хорошее сов­ падение. Среднеквадратичные погрешности составили 0,9%. Внедрение гамма-влагомера резко облегчило ра­ боту машинистов глиноболтушек. Если раньше они вели процесс практически на ощупь, то при установке при­ бора, получая непрерывную информацию о влажности шлама, они стали значительно более надежно управлять агрегатами.

по мокрому способу производства, где колебания зна­ чения плотности сырьевых компонентов практически постоянны. Для контроля влажности сырьевого шлама можно с успехом применять тот же Y-МЄТОД. Гаммаплотномер был смонтирован на Николаевском цемент­ ном комбинате, где его эксплуатация дала хорошие ре­ зультаты. При использовании в качестве измерителей приборов ПЖР-2 среднеквадратичная погрешность по­ казаний не превышала 0,6— 0,7% [ 1 6 ] .

Контроль влажности шлама, находящегося во вра­ щающейся печи, имеет важное технологическое значение.

Спомощью специального прибора, регистрирующего

ность этого материала. Прибор прошел успешные произ­ водственные испытания, предполагается его серийный выпуск [17, 18].

делия толщиной более 1,5 м.

Выявляемость нарушений сплошности бетона состав­ ляет 2—3% просвечиваемой толщины. Выявляемость стальной арматуры в железобетоне составляет при тол­ щине бетона 1 м около 3 мм [19].

Радиоизотопные приборы и ионизирующие излучения широко используют для изучения процессов пылеобра-

состава сырьевых смесей и готового продукта в промыш­ ленности строительных материалов [20—23].

Приведенный краткий обзор по использованию иони­ зирующих излучений в промышленности строительных материалов показывает, что радиоактивные изотопы с успехом применяют в данной отрасли [24].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Постников В. И., Разумов И. М. Атомная энергия в народном хозяйстве. М , «Экономика», 1964.

2.Михеев Г. Ф., Постников В. И. Эффективность применения ра­ диоактивных изотопов в народном хозяйстве. М., Госатомиздат, 1962.

3.Бутт Ю. М. и др. Применение радиоактивных изотопов для изу­

чения цементов. — «Цемент», 1965. № 6, с. 19.

4.Банит Ф., Толчкова М., Тулякова В. Радиоактивные изотопы в исследованиях процессов обжига и помола клинкера.— «Строи тельные материалы», 1957, № 3, с. 32.

5.«Цемент», 1956, № 5.

6.Банит Ф. Г. О некоторых результатах исследований процессов

№1, с. 40.

9.Kwiecienski S. Cement Wapho gips, 1963, № 4, p. 18.

10.Шахтин Д . M . и др. Установка для определения плотности стеклобруса по поглощению гамма-излучения. — «Заводск. лаборато­ рия», 1964, № 4.

11.Silicates industr., 1964, 29, № 6, p. 225—231.

12.Industr. ceram., 1964, № 568, p. 563—569.

13.Automation, 1964, I I , № 12, p. 68—69,