最新型水泥生料在線生產(chǎn)過程控制分析儀

　　長(zhǎng)久以來，水泥行業(yè)一直致力于為現(xiàn)代化水泥廠尋求一種最好、最有效的方法來檢測(cè)從常規(guī)生料磨出來的生料質(zhì)量。90年代初，在線型X光系統(tǒng)以其無損、易操作的特點(diǎn)在眾多領(lǐng)域證明了其價(jià)值。在這一方案中，能量色散X熒光儀（EDXRF）已被用來檢測(cè)出磨生料的四種主要氧化物（Fe_{2O3，CaO，SiO2，Al2O3），隨著更穩(wěn)定更可靠的設(shè)備問世，如傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室X射線熒光分析儀，通常指波散型（WDXRF）分析儀可作為一種檢驗(yàn)工具，能量色散型（EDXRF）用于檢驗(yàn)過程控制回路中的多次高頻率檢測(cè)分極從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)料質(zhì)量控制。目前，至少有兩種系統(tǒng)已通過檢驗(yàn)得到證實(shí)，這兩種系統(tǒng)均為斯派克公司的產(chǎn)品。它們是：(1)自重力進(jìn)料方式，它運(yùn)用一個(gè)機(jī)械振動(dòng)器，對(duì)旁路流經(jīng)的樣品進(jìn)行連續(xù)分析。(2)通過一個(gè)延伸至出磨生料庫(kù)可伸縮的水平桿，并將樣品制成圓片狀。第一種方法使用一種薄鈹窗，水平型桿則采用無窗探測(cè)。現(xiàn)在這兩種方法均有應(yīng)用。
簡(jiǎn)介：
　　現(xiàn)代化水泥廠一直想通過對(duì)原料混合物的化學(xué)成分進(jìn)行有效質(zhì)量控制來優(yōu)化喂料系統(tǒng)，從而提高產(chǎn)量。這無疑是前十年水泥發(fā)展的主要目標(biāo)之一。這就要求通過提高喂料系統(tǒng)進(jìn)料混合物和燃料的質(zhì)量及穩(wěn)定性來實(shí)現(xiàn)。通常來說，如果混合原料中LSF（石灰石飽和系數(shù)）標(biāo)準(zhǔn)偏差可保持到≤1%，且SIM和ALM保持到≤0.1%，則可保證水泥的質(zhì)量及窯體的工作效率（所有其它條件一樣）。
　　如能對(duì)混合原料實(shí)施正確的質(zhì)量控制，定可提高物料的均化性，這樣能獲得更好的生料混合物并能生產(chǎn)出滿意的成品水泥。
　　幾年前有一家大型水泥生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的出磨生料倉(cāng)安裝了一臺(tái)X熒光系統(tǒng)，運(yùn)用接近即時(shí)分析系統(tǒng)對(duì)原料混合物進(jìn)行快速控制，經(jīng)過應(yīng)用，該應(yīng)用確定了XRF成為水泥行業(yè)的又一主要支持產(chǎn)品。這套應(yīng)用于加拿大Ontario省Bowmanville市的St Marys水泥廠（現(xiàn)在的Bowanville水泥廠，藍(lán)環(huán)牌水泥）的設(shè)備，是采用放射性同位素X射線的EDXRF系統(tǒng)，該技術(shù)的靈活性很強(qiáng)，但當(dāng)時(shí)該設(shè)備只能測(cè)兩種氧化物Fe2O3和CaO，水泥行業(yè)要求配備可測(cè)生料成分，至少可測(cè)標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)所需的4種氧化物（Fe2O3，CaO，SiO2，Al2O3）的EDXRF設(shè)備，（SPECTRO）的644T-G型分析儀是專為此應(yīng)用而設(shè)計(jì)開發(fā)的（見圖1），
　　最近幾年市場(chǎng)對(duì)新型在線X熒光分析儀的需求量不斷上升，尤其與成本很高的PGNAA（瞬發(fā)γ中子活化分析）巖石分析儀比較，這種儀器更易被廣大水泥生產(chǎn)企業(yè)所接受。在生料磨出料處選用價(jià)格相對(duì)便宜的EDXRF系統(tǒng)已被證明是一種替換昂貴的PGNAA系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方法。另外，便攜式、體積小且更易操作的SPECTRO系統(tǒng)顯然成為一種首選產(chǎn)品。Spector公司的644T-G分析儀的有效分析與水泥廠化驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)型WDXRF（波散X熒光分析儀）和高效的EDXRF的配合使用，更為本系統(tǒng)平添魅力。
　　實(shí)際上，此類結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的通過收集分析數(shù)據(jù)來判斷原材料的狀態(tài)及優(yōu)劣。這就可以在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行定期參數(shù)設(shè)定（圖2、3）。按要求，目標(biāo)參數(shù)（如：LSF，A/F，SiM，石灰參數(shù)等）應(yīng)能按要求進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)、修改。由于受不同類型的專業(yè)控制設(shè)備限制，包括不同類型的混合優(yōu)化系統(tǒng)和模糊邏輯，分析儀的分析主體應(yīng)在喂料設(shè)置處提供所需的調(diào)節(jié)參數(shù)。這是一種常規(guī)設(shè)置，然后與自適應(yīng)性和預(yù)置控制技術(shù)相結(jié)合，計(jì)算并設(shè)計(jì)新入料配比方法。一旦建立了固定的化學(xué)混合模式，用戶就可從所提供的一系列程序中選擇專業(yè)的優(yōu)化模式。SPECTRO決定開發(fā)一種為水泥行業(yè)動(dòng)態(tài)分析所需的儀器，而不局限于系統(tǒng)供應(yīng)商所要求的模式。很明顯，一些公司想在多重質(zhì)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上采用他們自己的算法，他只需從XRF處得出測(cè)量信息。另外，它還希望在其它部位也采用XRF進(jìn)行快速分析，而不局限于生料磨所在位置。但是，這要求其成本應(yīng)低到一定程度才能實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想。
　　在目前的應(yīng)用中，如Taiheiyo水泥廠已將SPECTRO的644T-G型分析儀用于成品水泥分析了。在這里，該分析儀用于分析多種氧化物：Fe2O3，Al2O，SiO2，CaCO3和SO3。這種應(yīng)用標(biāo)志著世界上首臺(tái)在線EDXRF用于分析5種氧化物。這種新設(shè)備可提供快速、可靠、近即時(shí)的分析結(jié)果。
644T-RA水泥、粉末分析儀
　　用EDXRF分析水泥和粉末，要得出更精確、具體的輕元素分析結(jié)果，要求有一套更好的光學(xué)核心裝置（X射線發(fā)生器及距樣品的距離和高質(zhì)量探測(cè)器）。為降低成本，核心問題就是如何在不增加計(jì)數(shù)時(shí)間和不增加樣品準(zhǔn)備步驟的前提下減少微弱的X光信號(hào)的衰減。解決辦法是去掉樣品測(cè)量探測(cè)器（管子頂部或支架上）的轉(zhuǎn)換窗（通常是鈹窗），并從樣品流處采集樣品。有兩種采集樣品的方法。一種是還采用垂直管（如644T-G上所用），但在頂端開口處到振動(dòng)器上安裝一個(gè)活動(dòng)的拋光的鋼盤，利用粘聚力規(guī)律，在重力與振動(dòng)力的共同作用下為分析儀提供一個(gè)滿意的平整表面，這樣就可以進(jìn)行無窗分析了。但是只有在顆粒足夠細(xì)且來自于一穩(wěn)定的生料磨出磨生料前提下，粘聚力規(guī)律，即相鄰顆粒間的吸引力才能生效，從而避免顆粒從毫無依靠的表面脫落下來。否則，就會(huì)產(chǎn)生樣品的損失與污染。為避免此風(fēng)險(xiǎn)，SPECTRO設(shè)計(jì)了一種不受這些條件影響的水平采樣桿。在這種更可靠的設(shè)計(jì)中，該桿（見圖4、5）
　　延伸至下落的粉末流中（生料出磨口），桿子將樣品收集到桿上凹槽內(nèi)，樣品將隨著桿子的縮回而被壓成樣餅，這時(shí)多余原料則補(bǔ)抹去。這就通過給分析儀測(cè)量裝置提供一個(gè)水平的樣品表面進(jìn)行分析，從而增強(qiáng)了分析儀主機(jī)的抗污染及抗侵蝕的效果。分析前，樣品被一垂直活塞壓成餅狀（在桿內(nèi)完成），然后，樣品被送至分析儀上，此時(shí)，樣品和分析儀間無任何窗體物質(zhì)。分析完成后（對(duì)中、低元素兩部分析），樣品塊被彈出樣品槽并落入一個(gè)外接樣品盛放器。這樣，特殊的樣品就可與實(shí)驗(yàn)室的WDXRF的分析結(jié)果進(jìn)行單獨(dú)比對(duì)，或定時(shí)進(jìn)行比對(duì)。
旋轉(zhuǎn)式盤狀樣品分析儀（600(T)-D型）
　　在另外礦產(chǎn)粉末應(yīng)用中（少數(shù)），一個(gè)旋轉(zhuǎn)式圓盤將樣品流持續(xù)供給分析儀頭部。這個(gè)圓盤的高度保持一致，分析儀頭部置于樣品表面的上端。這也是一種無窗裝置，但是一束代表樣品流不斷流經(jīng)分析儀。樣品的采集和退出均由分析儀直接控制，從而忽略了制樣設(shè)備的要求。也就是說，它具有忽略管子堵塞的效果，允許分析大的樣品顆粒，這種應(yīng)用適用于流樣的趨勢(shì)分析，可給出樣品流不同部位的分析結(jié)果。這種分析儀不只局限于水泥應(yīng)用，它可用于各類粉末分析。SPECTRO希望能在以后幾個(gè)月來證實(shí)這種儀器對(duì)水泥原料分析的效率。
總結(jié)
　　過去20年里，SPECTRO為現(xiàn)代化水泥企業(yè)開發(fā)了一系列在不同條件下應(yīng)用的在線分析儀。結(jié)合以往的美國(guó)、歐洲、亞洲和南美地區(qū)水泥廠使用老式重力分析儀的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)證實(shí)了這種系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。隨著市場(chǎng)上對(duì)穩(wěn)定性好的熟料和水泥的需求不斷上漲，也就要求進(jìn)行增加質(zhì)量控制手段。解決此問題的方法就是以上所描述的不同類型的ED X熒光分析儀。}