WO2023213806A1 - Method for determining radioactive contamination - Google Patents

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WO2023213806A1
WO2023213806A1 PCT/EP2023/061538 EP2023061538W WO2023213806A1 WO 2023213806 A1 WO2023213806 A1 WO 2023213806A1 EP 2023061538 W EP2023061538 W EP 2023061538W WO 2023213806 A1 WO2023213806 A1 WO 2023213806A1
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WO
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radiation
measured
pourable material
depending
moisture content
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/061538
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German (de)
French (fr)
Inventor
Harald Bienia
Felix Langer
Christoph Klein
Original Assignee
Nukem Technologies Engineering Services Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102022115105.0A external-priority patent/DE102022115105B3/en
Application filed by Nukem Technologies Engineering Services Gmbh filed Critical Nukem Technologies Engineering Services Gmbh
Publication of WO2023213806A1 publication Critical patent/WO2023213806A1/en

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/346—Sorting according to other particular properties according to radioactive properties

Definitions

  • the invention relates to a method for determining radioactive impurities in a pourable material, which is guided past at least one detector for determining gamma radiation and/or alpha radiation and/or beta radiation on a conveyor device.
  • a corresponding method can be found in WO2015/135885 A1 1u. With the corresponding method, the ratio of radionuclides present in the bulk material is determined, taking into account at least one lead nuclide. In particular, crushed contaminated components are measured as bulk material.
  • DE 198 24 039 A1 relates to a method and a device for testing construction rubble and/or excavated soil for the radionuclide content.
  • the bulk material is conveyed on a conveyor belt and passed past detectors in order to measure the radionuclide content.
  • DE 689 26 493 T2 relates to a system for distinguishing radiation-contaminated fragments and devices for measuring radioactivity.
  • a method for sorting contaminated materials is described in US 2015/0 352 598 Al.
  • the contaminated material is transported on a conveyor belt, above which a detector is arranged.
  • EP 3 722011 A1 relates to a method and a conveyor system for treating and sorting materials potentially contaminated with radioactive substances. Included unsorted material is passed under a detector using a conveyor device in the form of a conveyor belt.
  • the present invention is based on the object of using a method of the type mentioned at the outset for materials that contain natural radioactive impurities.
  • the materials should be guided past one or more detectors in a suitable form on a conveyor device.
  • phosphogypsum or containing it or phosphorite or containing it is used as the pourable material and that the pourable material is classified depending on the measured radiation, whereby in order to measure the pourable material it is adjusted to a moisture content .
  • Phosphogypsum is one that is produced in large quantities as a by-product in the phosphate industry. Since the starting products, which can consist of a mixture of apatite and organic components, contain radioactive components, among other things, the phosphogypsum has corresponding impurities, which lead to the phosphogypsum being collected in landfills.
  • the amount of radioactive components produced depends on the starting components.
  • the invention is based on the invention It is provided that either the phosphogypsum or the starting mixture is measured in relation to the radiation produced by radioactive elements and a classification is carried out depending on the concentration of radioactivity determined from the radiation.
  • the pourable material can be easily transported past one or more detectors on a conveyor device such as a conveyor belt to the desired extent in order to be able to carry out the measurement.
  • the material is adjusted to a desired moisture content so that the material can be poured without forming dust or when, for example, the moisture tends to form lumps or has led to this or has a mushy consistency or tends to stick to the conveyor device such as belt, dried
  • Moistening ensures that the material to be measured does not become dusty, so that a layer of dust cannot form on the detectors, which would otherwise cause unwanted noise.
  • the material to be measured is available in lumps or tends to form lumps, it is dried and, if necessary, shredded so that a desired layer thickness and thus reproducible results can be achieved.
  • the invention provides that the pourable material has a mass-related moisture content U m with U m ⁇ 30%, in particular with U m ⁇ 25%, preferably 2.5% ⁇ U m ⁇ 20%, particularly preferably 5% ⁇ U m ⁇ 20%, in particular 5% ⁇ U m ⁇ 10%, is set, be it by adding liquid or by removing moisture.
  • the mass-related moisture content is the quotient of the mass of H 2 O and the mass of the dry pourable material in%.
  • the mass-related moisture content refers to the calcium sulfate dihydrate (CaS0 4 . 2H 2 O) produced in the phosphate phosphate products and/or gypsum producing and/or processing industry.
  • gamma radiation is measured as a criterion for determining radioactivity.
  • the activity concentration is determined and the measured material is sorted depending on this, with the material being classified as whale material if it falls below a predetermined value.
  • Recyclable material means that further processing can take place without endangering the user.
  • phosphogypsum can be used in the construction sector for the production of gypsum boards, gypsum plasterboards, gypsum wall panels or in the field of dental technology, to name just a few examples of applications.
  • the measured pourable material is divided into partial streams depending on the measured radiation or activity concentration.
  • the gamma radiation from at least one of the radionuclides radium, thorium and potassium is measured.
  • the measured material can be classified depending on a concentration index I, whereby the concentration index I is determined by: This means:
  • the invention relates to a method for measuring the release of fine-grained powder containing radionuclides, which is fed onto a conveyor device such as a conveyor belt, the fine-grained powder being guided past several measuring sensors during transport, by means of gamma radiation and/or beta radiation and/or Alpha radiation, in particular at least or possibly exclusively gamma radiation, is measured.
  • Fine-grained material is or contains phosphogypsum or phosphorite.
  • the grain size of the powder particles should be smaller than 4 mm, in particular between 0.5 mm and 2 mm.
  • the consistency of the material to be measured should be fine-grained to crumbly, without the formation of lumps.
  • the fine-grained powders to be measured are, in particular, products from the phosphate, phosphate products and/or gypsum producing and/or processing industries.
  • the material to be measured can be an input product (raw material), such as phosphorite, a mixture of apatite and organic components, or a product resulting from production, such as phosphogypsum, which is a by-product of the production of phosphoric acid or phosphorus fertilizer .
  • the resulting by-product does not have to be in the form of a pourable material, in particular a fine-grained powder. Rather, the by-product can be brought into the material form suitable for measurement.
  • the method according to the invention can be used in a production plant in which the by-product is produced.
  • measuring can also take place at a location remote from production.
  • the clearance measurement i.e. the method according to the invention, can be carried out at the beginning of the production process, e.g. when processing phosphorite, integrated into the production process, or at the end of the production process, such as after fertilizer production.
  • the method according to the invention for clearing can also be carried out when checking, removing and/or re-sorting bulky material, such as phosphogypsum, in particular fine-grained powder, which has already been produced and stored in storage facilities such as landfills.
  • bulky material such as phosphogypsum, in particular fine-grained powder
  • the method according to the invention uses the free measurement to classify the pourable material to be measured, preferably in the form of phosphogypsum, in particular in the production of a product, into different nuclear classes. If the initial mixture is measured, the portion that contains too high a proportion of radioactivity can be excluded from further use.
  • the classification itself can be based on one nuclide, but in particular several radionuclides, in particular radium, thorium and / or potassium.
  • the determination of radioactivity serves as a basis for decision-making for an automated sorting process. Depending on the condition of the material to be measured, it can first be shredded and then finely distributed and fed onto the conveyor before the radiation measurement is carried out. When measuring phosphogypsum, which is present in larger agglomerates, it can first be crumbled in order to achieve the desired fine-grained state, which is optimal for the measurement.
  • a product 11, 12 is fed to a device 2 via a first conveyor device 1, the radioactivity of which is to be determined by measuring radiation.
  • the product 11, 12 can be phosphogypsum or phosphorite or a material containing the same.
  • the type of state of the material to be measured is set in the device 2. Setting also includes, if necessary, shredding, but in particular the determination and adjustment of the moisture content of the material to be measured.
  • the pourable material 13, set in the desired state, which should be fine-grained powder, is fed from the device 2 onto a second conveyor device 3, such as a conveyor belt, in order to convey a particularly uniformly thick layer 14 of the material to be measured through an area the measuring sensors 5 are present in order to measure gamma radiation and/or alpha radiation and/or beta radiation, in particular gamma radiation being measured.
  • a scraper 4 is provided in front of the measuring sensors 5.
  • the mass-related moisture content is adjusted before the measurement, which is not greater than 30%, in particular not greater than 25%, but at least Should be 2.5%, preferably at least 5%. Setting means that if the moisture content is too low, moisture is added and if the moisture content is too high, moisture is removed. After drying, the material can be crushed in order to obtain particles that have a grain size of less than 4 mm, in particular in the range between 0.5 mm and 2 mm.
  • a classification 15, 16, 17 is carried out depending on the radioactivity determined from the radiation, taking into account the time of measurement and the conveying speed of the measured material, which is distributed by means of a further conveying device 6 in accordance with the classification carried out.
  • This is symbolized purely by way of example by the conveying devices 7, 8 and 9.
  • material that is classified as non-critical 16, 18, 19, 20 can be fed to a production plant, for example for the production of building materials, via the conveyor belt 7.
  • Material with permissible radioactive components, without being used in the construction sector is carried away via a conveyor device 8 in order to use the material 17, 21, 22, for example in road construction.
  • the material 15, 23, 24 that has been classified as unsuitable for further processing is removed via a conveyor device 9

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for determining radioactive contamination in a bulk material (13) which, on a conveying device (3), is guided past at least one detector (5) for determining gamma radiation and/or alpha radiation and/or beta radiation. Phosphogypsum or material containing it, or phosphorite or material containing it, is used as bulk material (13), the bulk material being classified depending on the measured radiation.

Description

Beschreibung Description
Verfahren zur Bestimmung von radioaktiven Verunreinigungen Method for determining radioactive contamination
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung von radioaktiven Verunreinigungen in einem schüttfähigen Material, das auf einer Fördereinrichtung an zumindest einem Detektor zur Bestimmung von Gammastrahlung und/oder Alphastrahlung und/oder Betastrahlung vorbeigeführt wird. The invention relates to a method for determining radioactive impurities in a pourable material, which is guided past at least one detector for determining gamma radiation and/or alpha radiation and/or beta radiation on a conveyor device.
Ein entsprechendes Verfahren ist der WO2015/135885 A1 1u entnehmen. Mit dem entsprechenden Verfahren wird das in dem Schüttgut vorhandene Verhältnis der Radionuklide unter Berücksichtigung unter zumindest einem Leitnuklid bestimmt Als Schüttgut werden insbesondere zerkleinerte kontaminierte Bauteile freigemessen. A corresponding method can be found in WO2015/135885 A1 1u. With the corresponding method, the ratio of radionuclides present in the bulk material is determined, taking into account at least one lead nuclide. In particular, crushed contaminated components are measured as bulk material.
Die DE 198 24 039 Al bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Bauschutt und/oder Bodenaushub auf den Gehalt an Radionukliden. Dabei wird das Schüttmaterial auf einem Transportband gefördert und an Detektoren vorbeigeführt, um den Gehalt an Radionukliden zu messen. DE 198 24 039 A1 relates to a method and a device for testing construction rubble and/or excavated soil for the radionuclide content. The bulk material is conveyed on a conveyor belt and passed past detectors in order to measure the radionuclide content.
In der Publikation von Bündnis 90/ Die Grünen, “Anwendungen von Phosphorgips als Ersatz für den zukünftigen Entfall von REA-Gips und Naturgips“, wird die Trennung von Phosphorgipsmaterial in Abhängigkeit vom Gehalt der Radionukliden erläutert. In the publication by Alliance 90/The Greens, “Applications of phosphogypsum as a replacement for the future elimination of REA gypsum and natural gypsum”, the separation of phosphogypsum material is explained depending on the radionuclide content.
Die DE 689 26 493 T2 bezieht sich auf ein System zum Unterscheiden von bestrahlungsverseuchten Bruchstücken und Geräten, um die Radioaktivität zu messen. DE 689 26 493 T2 relates to a system for distinguishing radiation-contaminated fragments and devices for measuring radioactivity.
Ein Verfahren zum Sortieren kontaminierter Materialien wird in der US 2015/0 352 598 Al beschrieben. Das kontaminierte Material wird auf einem Förderband transportiert, oberhalb dessen ein Detektor angeordnet ist. A method for sorting contaminated materials is described in US 2015/0 352 598 Al. The contaminated material is transported on a conveyor belt, above which a detector is arranged.
Die EP 3 722011 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Förderanlage zum Behandeln und Sortieren von potentiell mit radioaktiven Stoffen kontaminierten Materialien. Dabei wird mittels einer Fördereinrichtung in Form eines Förderbands unsortiertes Material unter einem Detektor hindurchgeführt. EP 3 722011 A1 relates to a method and a conveyor system for treating and sorting materials potentially contaminated with radioactive substances. Included unsorted material is passed under a detector using a conveyor device in the form of a conveyor belt.
Um die radioaktive Kontamination von zerkleinerten Materialien nach der JP 2014- 009998A zu ermitteln, werden diese auf einem Förderband transportiert, oberhalb dessen ein Sensor angeordnet ist Zur Erzielung genauer Messwerte, wird die Schichtdicke eingestellt In order to determine the radioactive contamination of crushed materials according to JP 2014-009998A, they are transported on a conveyor belt, above which a sensor is arranged. To achieve precise measurement values, the layer thickness is adjusted
In BfS-SW-14/12, natürliche Radioaktivität in Baumaterialien und die daraus resultierende Strahlenexposition, werden die spezifischen Aktivitäten der Radionuklide Kalium, Radium und Thorium gemessen. In BfS-SW-14/12, natural radioactivity in building materials and the resulting radiation exposure, the specific activities of the radionuclides potassium, radium and thorium are measured.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art für Materialien zu verwenden, die natürliche radioaktive Verunreinigungen enthalten. Die Materialien sollen dabei in geeigneter Form auf einer Fördereinrichtung an einem oder mehrere Detektoren vorbeigeführt werden. The present invention is based on the object of using a method of the type mentioned at the outset for materials that contain natural radioactive impurities. The materials should be guided past one or more detectors in a suitable form on a conveyor device.
Zur Lösung der Aufgabe ist im Wesentlichen vorgesehen, dass als schüttfahiges Material Phosphorgips oder diesen enthaltend oder Phosphorit oder dieses enthaltend benutzt wird und dass in Abhängigkeit von der gemessenen Strahlung das schüttfahige Material klassifiziert wird, wobei zum Messen des schüttfahigen Materials dieses auf einen Feuchtigkeitsgehalt eingestellt wird. To solve the problem, it is essentially provided that phosphogypsum or containing it or phosphorite or containing it is used as the pourable material and that the pourable material is classified depending on the measured radiation, whereby in order to measure the pourable material it is adjusted to a moisture content .
Phosphorgips ist ein solcher, der in großen Mengen als Nebenprodukt in der Phopsphatindustrie anfallt. Da in den Ausgangsprodukten, das aus einem Gemenge von Apatit und organischen Komponenten bestehen kann, u.a. radioaktive Bestandteile enthalten sind, weist der Phosphorgips entsprechende Verunreinigungen auf, die dazu fuhren, dass der Phosphorgips auf Deponien gesammelt wird. Phosphogypsum is one that is produced in large quantities as a by-product in the phosphate industry. Since the starting products, which can consist of a mixture of apatite and organic components, contain radioactive components, among other things, the phosphogypsum has corresponding impurities, which lead to the phosphogypsum being collected in landfills.
Dabei ist der Anfall an radioaktiven Bestandteilen von den Ausgangskomponenten abhängig. The amount of radioactive components produced depends on the starting components.
Um den Anfall von radioaktiv belastetem Phosphorgips zu reduzieren und somit im erheblichen Umfang die Anzahl von Deponien zu reduzieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass entweder der Phosphorgips oder aber das Ausgangsgemenge in Bezug auf die von radioaktiven Elenenten entstehende Strahlung gemessen und in Abhängigkeit von der aus der Strahlung ermittelten Konzentration de* Radioaktivität eine Klassifizierung vorgenommen wird. In order to reduce the amount of radioactively contaminated phosphogypsum and thus to significantly reduce the number of landfills, the invention is based on the invention It is provided that either the phosphogypsum or the starting mixture is measured in relation to the radiation produced by radioactive elements and a classification is carried out depending on the concentration of radioactivity determined from the radiation.
Dabei ist sichergestellt, dass das schüttfähige Material im gewünschten Umfang problemlos auf einer Fördereinrichtung wie Förderband an einem oder mehreren Detektoren vorbeitransportiert werden kann, um die Messung durchfuhren zu können. Um dies zu gewährleisten, wird das Material auf einen gewünschten Feuchtegehalt eingestellt, so dass das Material schüttfähig ist, ohne zu stauben bzw. dann, wenn es aufgrund der Feuchtigkeit z.B. zur Klumpenbildung neigt oder zu einer solchen geführt hat bzw. eine matschige Konsistenz aufweist oder zum Anbacken an der Fördereinrichtung wie -band neigt, getrocknet This ensures that the pourable material can be easily transported past one or more detectors on a conveyor device such as a conveyor belt to the desired extent in order to be able to carry out the measurement. To ensure this, the material is adjusted to a desired moisture content so that the material can be poured without forming dust or when, for example, the moisture tends to form lumps or has led to this or has a mushy consistency or tends to stick to the conveyor device such as belt, dried
Nach dem Trocknen ist es ggf. erforderlich, das Material zu zerkleinern, um sodann an dem oder den Detektoren vorbeigeführt zu werden. After drying, it may be necessary to shred the material so that it can then be passed past the detector or detectors.
Durch ein Anfeuchten wird sichergestellt, dass das zu messende Material nicht staubt, so dass sich auf den Detektoren eine Staubschicht nicht abscheiden kann, wodurch andernfalls ein unerwünschtes Rauschen auftreten würde. Moistening ensures that the material to be measured does not become dusty, so that a layer of dust cannot form on the detectors, which would otherwise cause unwanted noise.
Sollte das zu messende Material klumpenformig zur Verfügung stehen oder zur Klumpenbildung neigen, erfolgt ein Trocknen und gegebenenfalls ein Zerkleinern, so dass eine gewünschte Schichtdicke und somit reproduzierbare Ergebnisse erzielbar sind. If the material to be measured is available in lumps or tends to form lumps, it is dried and, if necessary, shredded so that a desired layer thickness and thus reproducible results can be achieved.
Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass das schüttfähige Material auf einen massebezogenen Feuchtigkeitsgehalt Um mit Um ≤ 30%, insbesondere mit Um ≤ 25%, vorzugsweise 2,5% ≤ Um ≤ 20%, besonders bevorzugt 5% ≤ Um ≤ 20%, insbesondere 5% ≤ Um ≤ 10%, eingestellt wird, sei es durch Zufuhren von Flüssigkeit, sei es durch Feuchtigkeitsentzug. In particular, the invention provides that the pourable material has a mass-related moisture content U m with U m ≤ 30%, in particular with U m ≤ 25%, preferably 2.5% ≤ U m ≤ 20%, particularly preferably 5% ≤ U m ≤ 20%, in particular 5% ≤ U m ≤ 10%, is set, be it by adding liquid or by removing moisture.
Der massebezogene Feuchtigkeitsgehalt ist de Quotient aus Masse H2 O und Masse des trockenen schüttfähigen Materials in %. Insbesondere bezieht sich der massebezogene Feuchtigkeitsgehalt auf das beim Phosphat Phosphatprodukte und/oder Gips produzierenden und/oder verarbeitenden Gewerbe anfallende Calciumsulfat Dihydrat (CaS04 . 2H2O). The mass-related moisture content is the quotient of the mass of H 2 O and the mass of the dry pourable material in%. In particular, the mass-related moisture content refers to the calcium sulfate dihydrate (CaS0 4 . 2H 2 O) produced in the phosphate phosphate products and/or gypsum producing and/or processing industry.
Sollte der Feuchtigkeitsgehalt des schüttfähigen Material einen vorgegebenen Wert überschreiten, erfolgt ein Entzug von Feuchtigkeit, insbesondere vor Aufgabe auf die Fördereinrichtung, bei der es sich insbesondere um ein Förderband handelt Should the moisture content of the pourable material exceed a predetermined value, moisture is removed, in particular before it is fed onto the conveyor device, which is in particular a conveyor belt
Insbesondere ist vorgesehen, dass als Kriterium für die Bestimmung der Radioaktivität die Gammastrahlung gemessen wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Aktivitätskonzentration ermittelt und in Abhängigkeit von dieser das gemessene Material sortiert wird, wobei bei Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes das Material als Walstoff klassifiziert wird. Wertstoff bedeutet dabei, dass eine Weiterverarbeitung erfolgen kann, ohne dass für den Nutzar eine Gefährdung entsteht. In particular, it is provided that gamma radiation is measured as a criterion for determining radioactivity. In particular, it is provided that the activity concentration is determined and the measured material is sorted depending on this, with the material being classified as whale material if it falls below a predetermined value. Recyclable material means that further processing can take place without endangering the user.
So kann Phosphorgips z.B. im Baubereich zur Herstellung von Gipsplatten, Gipskartonplatten, Gipswandbauplatten oder im Bereich der Zahntechnik eingesetzt werden, um rein beispielhaft einige Anwendungsfalle zu nennen. For example, phosphogypsum can be used in the construction sector for the production of gypsum boards, gypsum plasterboards, gypsum wall panels or in the field of dental technology, to name just a few examples of applications.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das gemessene schüttfähige Material in Teilströme in Abhängigkeit von der gemessenen Strahlung bzw. Aktivitätskonzentration unterteilt wird. In particular, it is provided that the measured pourable material is divided into partial streams depending on the measured radiation or activity concentration.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Gammastrahlung von zumindest einem der Radionuklide Radium, Thorium, Kalium gemessen wird. In particular, it is provided that the gamma radiation from at least one of the radionuclides radium, thorium and potassium is measured.
Die Klassifizierung des gemessenen Materials kann in Abhängigkeit eines Konzentrationsindex I erfolgen, wobei der Konzentrationsindex I bestimmt wird durch:
Figure imgf000006_0001
Dabei bedeutet: The measured material can be classified depending on a concentration index I, whereby the concentration index I is determined by:
Figure imgf000006_0001
This means:
C Aktivitätskonzentration in Bq * kg-1 C activity concentration in Bq * kg -1
Ra Radium Ra radium
Th Thorium Th Thorium
K Kalium K potassium
Bq Becquerel Bq Becquerel
Ganz allgemein bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Freimessen von Radionukliden enthaltenen feinkörnigem Pulver, das auf eine Fördereinrichtung wie Förderband aufgegeben zugefuhrt wird, wobei das feinkörnige Pulver während des Transports an mehreren Messsensoren vorbeigeführt wird, mittels der Gammastrahlung und/oder Betastrahlung und/oder Alphastrahlung, insbesondere zumindest oder gegebenenfalls ausschließlich Gammastrahlung, gemessen wird. In general, the invention relates to a method for measuring the release of fine-grained powder containing radionuclides, which is fed onto a conveyor device such as a conveyor belt, the fine-grained powder being guided past several measuring sensors during transport, by means of gamma radiation and/or beta radiation and/or Alpha radiation, in particular at least or possibly exclusively gamma radiation, is measured.
Feinkörniges Material ist Phosphorgips oder Phosphorit oder diesen bzw. dieses enthaltend. Fine-grained material is or contains phosphogypsum or phosphorite.
Die Korngröße der Pulverpartikel sollte kleiner als 4 mm sein, insbesondere zwischen 0,5 mm und 2 mm liegen. The grain size of the powder particles should be smaller than 4 mm, in particular between 0.5 mm and 2 mm.
Die Konsistenz des zu messenden Materials sollte feinkörnig bis krümelig sein, ohne dass eine Klumpenbildung entsteht. The consistency of the material to be measured should be fine-grained to crumbly, without the formation of lumps.
Bei den zu messenden feinkörnigen Pulver handelt es sich insbesondere um Produkte aus dem Phosphat, Phosphatprodukte und/oder Gips produzierendes und/oder verarbeitendes Gewerbe. The fine-grained powders to be measured are, in particular, products from the phosphate, phosphate products and/or gypsum producing and/or processing industries.
Bei dem zu messenden Material kann es sich um ein Eingangsprodukte (Rohstoff), wie Phosphorit, ein Gemenge von Apatit und organischen Komponenten, handeln oder um ein bei der Produktion anfallendes Produkt, wie Phosphorgips, das bei der Produktion von Phosphorsäure oder Phosphordüngenittel als Nebenprodukt anfallt. Das anfallende Nebenprodukt muss nicht bereits als schüttfahiges Material, insbesondere feinkörniges Pulver, vorliegen. Vielmehr kann das Nebenprodukt in die zum Messen geeignete Stoffform gebracht werden. The material to be measured can be an input product (raw material), such as phosphorite, a mixture of apatite and organic components, or a product resulting from production, such as phosphogypsum, which is a by-product of the production of phosphoric acid or phosphorus fertilizer . The resulting by-product does not have to be in the form of a pourable material, in particular a fine-grained powder. Rather, the by-product can be brought into the material form suitable for measurement.
Gleiches gilt in Bezug auf die Rohstoffe, die in der Phosphorindustrie benutzt werden. The same applies to the raw materials used in the phosphorus industry.
Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren in einer Produktionsanlage eingesetzt werden, in der das Nebenprodukt anfallt. Selbstverständlich kann ein Messen auch an einem zu der Produktion femliegenden Ort erfolgen. The method according to the invention can be used in a production plant in which the by-product is produced. Of course, measuring can also take place at a location remote from production.
Das Freimessen, also das erfindungsgemäße Verfahren, kann am Beginn des Produktionsprozesses durchgeführt werden, z.B. beim Verarbeiten von Phosphorit, in den Produktionsprozess integriert werden als auch am Ende des Produktionsprozesses, wie z.B. nach Düngerproduktion, stattfinden. The clearance measurement, i.e. the method according to the invention, can be carried out at the beginning of the production process, e.g. when processing phosphorite, integrated into the production process, or at the end of the production process, such as after fertilizer production.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Freimessen kann auch bei der Überprüfung, Beseitigung und/oder Umsortierung von schüttfahigem Material, wie dem Phosphorgips, insbesondere von feinkörnigem Pulver erfolgen, das bereits produziert und in Lagerstätten, wie Deponien, gelagert ist. The method according to the invention for clearing can also be carried out when checking, removing and/or re-sorting bulky material, such as phosphogypsum, in particular fine-grained powder, which has already been produced and stored in storage facilities such as landfills.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt auf Grund der Freimessung eine Klassifizierung des zu messenden schüttfähigen Materials, vorzugsweise in Form von Phosphorgips, insbesondere bei einer Produktion anfallenden Produkts, in unterschiedlichen Nuklearklassen. Wird das Ausgangsgemenge gemessen, so kann bereits der Anteil für die weitere Nutzung ausgeschlossen werden, der einen zu hohen Anteil an Radioaktivität enthält. The method according to the invention uses the free measurement to classify the pourable material to be measured, preferably in the form of phosphogypsum, in particular in the production of a product, into different nuclear classes. If the initial mixture is measured, the portion that contains too high a proportion of radioactivity can be excluded from further use.
Die Klassifizierung selbst kann auf Grund eines Nuklids, insbesondere jedoch mehrerer Radionuklide, insbesondere Radium, Thorium und/oder Kalium, erfolgen. The classification itself can be based on one nuclide, but in particular several radionuclides, in particular radium, thorium and / or potassium.
Die Bestimmung der Radioaktivität dient als Entscheidungsgrundlage für einen automatisierten Sortierungsprozess. In Abhängigkeit von der Zustandsart des zu messenden Materials kann dieses zunächst zerkleinert und sodann fein verteilt auf die Fördereinrichtung aufgegeben werden, bevor die Strahlenmessung erfolgt. So kann beim Messen von Phosphorgips, das in größeren Agglomeraten vorliegt, dieser zunächst zerbröselt werden, um den gewünschten feinkörnigen Zustand zu erreichen, der optimal für die Messung ist. The determination of radioactivity serves as a basis for decision-making for an automated sorting process. Depending on the condition of the material to be measured, it can first be shredded and then finely distributed and fed onto the conveyor before the radiation measurement is carried out. When measuring phosphogypsum, which is present in larger agglomerates, it can first be crumbled in order to achieve the desired fine-grained state, which is optimal for the measurement.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus dem der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel. Further details, advantages and features of the invention result not only from the claims, the features to be found therefrom - individually and/or in combination - but also from the preferred exemplary embodiment which can be found in the following description of the drawing.
In der einzigen Figur wird über eine erste Fördereinrichtimg 1 ein Produkt 11, 12 einer Einrichtung 2 zugeführt, dessen Radioaktivität durch Messung von Strahlung ermittelt werden soll. Bei dem Produkt 11, 12 kann es sich um Phosphorgips oder Phosphorit oder ein Material handeln, das diesen bzw. dieses enthält. In der Einrichtung 2 wird die Zustandsart des zu messenden Materials eingestellt Einstellen schließt dabei auch ein gegebenenfalls Zerkleinern, insbesondere jedoch die Bestimmung und das Einstellen des Feuchtegehalts des zu messenden Materials ein. In the single figure, a product 11, 12 is fed to a device 2 via a first conveyor device 1, the radioactivity of which is to be determined by measuring radiation. The product 11, 12 can be phosphogypsum or phosphorite or a material containing the same. The type of state of the material to be measured is set in the device 2. Setting also includes, if necessary, shredding, but in particular the determination and adjustment of the moisture content of the material to be measured.
Das in der gewünschten Zustandsart eingestellte schüttfähige Material 13, das feinkörniges Pulver sein sollte, wird von der Einrichtung 2 auf eine zweite Fördereinrichtung 3, wie Förderband, aufgegeben, um eine insbesondere gleichmäßig dicke Schicht 14 des zu messenden Materials durch einen Bereich zu fördern, in dem Messsensoren 5 vorhanden sind, um Gamma-Strahlung und/oder Alpha-Strahlung und/oder Beta-Strahlung zu messen, wobei insbesondere Gamma-Strahlung gemessen wird. Um die gewünschte Höhe der Schicht des zu messenden Materials zu erzielen, ist vor den Messsensoren 5 ein Abstreifer 4 vorgesehen. The pourable material 13, set in the desired state, which should be fine-grained powder, is fed from the device 2 onto a second conveyor device 3, such as a conveyor belt, in order to convey a particularly uniformly thick layer 14 of the material to be measured through an area the measuring sensors 5 are present in order to measure gamma radiation and/or alpha radiation and/or beta radiation, in particular gamma radiation being measured. In order to achieve the desired height of the layer of the material to be measured, a scraper 4 is provided in front of the measuring sensors 5.
Damit das schüttfähige Material nicht staubt bzw. im nicht gewünschten Umfang agglomeriert und z.B. dazu neigt, auf der Fördereinrichtung zu kleben, erfolgt vor der Messung eine Einstellung des massebezogenen Feuchtigkeitsgehalts, der nicht größer als 30%, insbesondere nicht größer als 25%, mindestens jedoch 2,5%, vorzugsweise zumindest 5% sein sollte. Einstellen bedeutet dabei, dass bei zu geringen Feuchtigkeitsgehalt Feuchtigkeit zugeführt und bei einem zu hohen Feuchtigkeitsgehalt Feuchtigkeit entzogen wird. Dabei kann nach dem Trocknen ein Zerkleinern des Materials erfolgen, um Partikel zu erhalten, die eine Korngröße von weniger als 4 mm aufweisen, insbesondere im Bereich zwischen 0,5 mm und 2 mm liegen sollte. So that the pourable material does not form dust or agglomerate to an undesirable extent and, for example, tends to stick to the conveyor, the mass-related moisture content is adjusted before the measurement, which is not greater than 30%, in particular not greater than 25%, but at least Should be 2.5%, preferably at least 5%. Setting means that if the moisture content is too low, moisture is added and if the moisture content is too high, moisture is removed. After drying, the material can be crushed in order to obtain particles that have a grain size of less than 4 mm, in particular in the range between 0.5 mm and 2 mm.
Nach der Messung des Materials 14 erfolgt eine Klassifizierung 15, 16, 17 in Abhängigkeit von der aus der Strahlung ermittelten Radioaktivität, wobei Messzeitpunkt und Fördergeschwindigkeit des gemessenen Materials berücksichtigt werden, das mittels einer weiteren Fördereinrichtung 6 entsprechend der erfolgten Klassifizierung verteilt wird. Dies wird rein beispielhaft durch die Fördereinrichtungen 7, 8 und 9 symbolisiert. So kann z.B. über das Förderband 7 Material, das als unkritisch klassifiziert ist 16, 18, 19, 20, einem Produktionsbetrieb, z.B. zur Herstellung von Baumaterialien, zugeführt werden. Material mit zulässigen, radioaktiven Bestandteilen, ohne dass ein Einsatz im Baubereich erfolgen soll, wird über eine Fördereinrichtung 8 weggeführt, um das Material 17, 21, 22 z.B. im Straßenbau einzusetzen. Über eine Fördereinrichtung 9 wird das Material 15, 23, 24 weggeführt, das zur Weiterverarbeitung als ungeeignet klassifiziert worden ist After the material 14 has been measured, a classification 15, 16, 17 is carried out depending on the radioactivity determined from the radiation, taking into account the time of measurement and the conveying speed of the measured material, which is distributed by means of a further conveying device 6 in accordance with the classification carried out. This is symbolized purely by way of example by the conveying devices 7, 8 and 9. For example, material that is classified as non-critical 16, 18, 19, 20 can be fed to a production plant, for example for the production of building materials, via the conveyor belt 7. Material with permissible radioactive components, without being used in the construction sector, is carried away via a conveyor device 8 in order to use the material 17, 21, 22, for example in road construction. The material 15, 23, 24 that has been classified as unsuitable for further processing is removed via a conveyor device 9

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Verfahren zur Bestimmung von radioaktiven Verunreinigungen in einem schüttfahigen Material (13), das auf einer Fördereinrichtung (3) an zumindest einem Detektor (5) zur Bestimmung von Gammastrahlung und/oder Alphastrahlung und/oder Betastrahlung vorbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als schüttfahiges Material (13) Phosphorgips oder dieser enthaltend oder Phosphorit oder dieses enthaltend benutzt wird und dass in Abhängigkeit von der gemessenen Strahlung das schüttfahige Material klassifiziert wird, wobei zum Messen des schüttfahigen Materials dieses auf einen Feuchtigkeitsgehalt eingestellt wird. 1. A method for determining radioactive impurities in a pourable material (13), which is guided past at least one detector (5) on a conveyor device (3) for determining gamma radiation and/or alpha radiation and/or beta radiation, characterized in that as pourable material (13) phosphogypsum or containing it or phosphorite or containing it is used and that the pourable material is classified depending on the measured radiation, whereby to measure the pourable material it is adjusted to a moisture content.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gammastrahlung von zumindest einem Radionuklid aus der Gruppe Radium, Thorium, Kalium gemessen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the gamma radiation from at least one radionuclide from the group of radium, thorium and potassium is measured.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem Konzentrationsindex I die Klassifizierung erfolgt, wobei der Konzentrationsindex I bestimmt wird durch:
Figure imgf000011_0001
wobei 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the classification takes place depending on a concentration index I, the concentration index I being determined by:
Figure imgf000011_0001
where
C Aktivitätskonzentration in Bq * kg-1 C activity concentration in Bq * kg -1
Ra Radium Ra radium
Th Thorium Th Thorium
K Kalium ist. K is potassium.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Messung der Strahlung und der aus dieser ermittelten Aktivitätskonzentration in Abhängigkeit von dieser das schüttfahige Material (13) sortiert wird, wobei bei Unterschreiten eines vorgegebenen Werts dieses als verwertbares Material klassifiziert wird. 4. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that after measuring the radiation and the activity concentration determined from this, the pourable material (13) is sorted depending on this, whereby if the value falls below a predetermined value, this is classified as usable material.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gemessene schüttfahige Material (13) in Teilströmen in Abhängigkeit von der Aktivitätskonzentration unterteilt wird. 5. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measured bulk material (13) is divided into partial streams depending on the activity concentration.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schüttfahige Material (13) auf einen Feuchtigkeitsgehalt, sei es durch Zuführen von Flüssigkeit, sei es durch Feuchtigkeitsentzug, eingestellt wird, insbesondere auf einen massebezogenen Feuchtigkeitsgehalt Um mit Um ≤ 30%, vorzugsweise Um ≤ 25%, bevorzugterweise 2,5% ≤ Um ≤ 25%, besonders bevorzugt 5% ≤ Um ≤ 20%, insbesondere 5% ≤ Um ≤ 10%. 6. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pourable material (13) is adjusted to a moisture content, either by supplying liquid or by removing moisture, in particular to a mass-related moisture content U m with U m ≤ 30%, preferably U m ≤ 25%, preferably 2.5% ≤ U m ≤ 25%, particularly preferably 5% ≤ U m ≤ 20%, in particular 5% ≤ U m ≤ 10%.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schüttfahige Material (13) in Form von feinkörnigem Pulver an dem zumindest einen, vorzugsweise mehreren Detektoren (5), vorbeigeführt wird. 7. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pourable material (13) in the form of fine-grained powder is guided past the at least one, preferably several, detectors (5).
8. Verfahren nach zumindest Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße der Pulverpartikel kleiner als 4 mm ist, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 2 mm, liegt. 8. The method according to at least claim 7, characterized in that the grain size of the powder particles is smaller than 4 mm, preferably between 0.5 mm and 2 mm.
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