ARL9800熒光分析儀在水泥生產(chǎn)中的應用

　　目前，有部分已引進X熒光分析儀的水泥企業(yè)，仍然采用GB/T176-1996的化學分析方法測定水泥的SO3和MgO，這種方法操作繁瑣，分析時間長。不利于出磨水泥配方的及時調(diào)整。而采用壓片法制樣，并用X熒光分析儀測定水泥中SO3、MgO的含量，能快速取得可靠的分析結果，及時為生產(chǎn)提供正確的控制指引，保障了出磨水泥的質(zhì)量。
　　廣東廣信青洲水泥有限公司在2004年10月新引進了美國熱電公司型號為：ARL9800 OASIS 的熒光分析儀后，很快開發(fā)了：石灰石、生料、熟料、水泥等10種物料的分析標準曲線。為生產(chǎn)質(zhì)量控制快速提供準確、可靠的質(zhì)量數(shù)據(jù)。而壓片X熒光分析法測定水泥中的SO3、MgO，為水泥出廠前的質(zhì)量把好最后一關，顯得尤其重要。
　　1　X熒光分析的測定原理
　　物質(zhì)（樣品）是由各種元素組成，而元素由原子和一定數(shù)目的核外電子構成。不同元素原子具有的核外電子數(shù)目不同，即具有不同的原子結構。
　　當待測樣品受到高能X射線（源射線：稱一次X射線）的照射，激發(fā)各元素的原子核外電子運動、同時產(chǎn)生具有元素本身特征的X射線（稱二次X射線），這種由光引至發(fā)光，叫熒光(1)。不同元素產(chǎn)生的二次X射線的強度和波長各不相同，ARL9800 OASIS X熒光分析儀就是利用這種具有元素本身特征的X射線進行定性和定量分析。
　　在已確定一組已標定元素化學濃度的標準樣后，經(jīng)分析儀檢測其元素X熒光強度，能建立一種線性關系，數(shù)學表達式為：
　　　　　　　　　C = A0 + A1×I
　　　　　　　　　式中 C：元素化學濃度
　　　　　　　　　I：元素的X熒光強度
　　　　　　　　　A0：線性在Y軸的截距
　　　　　　　　　A1：線性的斜率
　　2試驗部分
　　2.1水泥標準樣的配制與定值
　　采用我司用于生產(chǎn)水泥用的代表性好的熟料、石膏、廢渣、石灰石，分別經(jīng)破碎、干燥、混合、研磨、過篩備用；然后按我司所生產(chǎn)的水泥品種所需的水泥配方進行調(diào)配標準樣，共10至12個，水泥標準曲線主要用于監(jiān)控SO3、MgO，配制時用不同石膏摻入量，使配好的水泥標準樣SO3濃度呈現(xiàn)一定梯度遞增；因水泥的SO3、MgO都是國家產(chǎn)品標準，并使配好的標準樣SO3、MgO的濃度覆蓋國家產(chǎn)品標準值。
　　標樣配制好后，用化學分析方法對其元素含量進行準確的定值。下表-1是配制水泥標樣所用材料的成分組成；表-2為配制好的10個標準樣的SO3、MgO含量。

　　2.2 壓片法制樣方法
　　2.2.1 助磨劑和粘結劑
　　研磨樣時加入助磨劑目的是發(fā)揮助磨作用,并使物料研磨后不粘磨。加入粘結劑，是使粉狀物料與粘結劑經(jīng)研磨均勻后，壓制出有較好的粘結性并具一定的強度樣品壓片，使壓片送進熒光儀真空室檢測時，不會松散脫落,避免污染熒光分析儀及影響分析結果。經(jīng)試驗后，選用YB劑作為助磨劑、 起粘結作用的JQ作為粘結劑。
　　2.2.2 試樣的稱樣量
　　為使壓好的水泥樣具一定的厚度,并大于2.5mm，才使檢測的結果重現(xiàn)性好。根據(jù)物料的比重確定的稱樣量，比重大的，體積相對較??；由水泥的比重經(jīng)試驗后得出，稱水泥樣12.5克加2.5克JQ粘結劑已能滿足到壓片的厚度。
　　2.2.3研磨時間的確定
　　為使壓好的水泥樣顆粒保持在小于60μm以下，以便于消除顆粒過粗引至的顆粒效應(2)而導至的分析誤差, 經(jīng)試驗后得出，加入3~5滴助磨劑后，水泥樣研磨180S時所含的SO3 、MgO其X熒光強度已能發(fā)揮至最大，并隨研磨時間的延長其X熒光強度趨于穩(wěn)定，應用于生產(chǎn)控制為了既省時又節(jié)約電能，所以水泥樣研磨時間定為180秒已足夠。
　　2.2.4壓片時使用的壓力及保壓時間
　　經(jīng)用5t、10t、15t、20t、25t的壓力試樣進行壓片，及保持壓力20S 進行試驗，得到用10 t壓力保持壓力20S時的水泥壓片表面光滑，而且測量的SO3 、MgO 的X熒光強度達到穩(wěn)定，所以樣品壓片時采用20t壓力，并保壓20秒。
　　2.3分析儀的工作條件：電壓選用30KV, 電流選用20mA。分析室溫度控制22±2℃。
　　2.4樣品檢測時間經(jīng)試驗后選定60S，已能夠滿足檢測的速度又能獲得較穩(wěn)定的X熒光強度。
　　3水泥分析曲線的建立
　　3.1 將備好的10個水泥標準樣，用上述的制樣方法將標準樣壓片好.用ARL9800 熒光分析儀分別對S 、Mg的X熒光強度進行檢測。
　　3.2 分別對S 、Mg濃度與強度建立的曲線進行回歸分析，獲得S 、Mg線性較好的分析曲線，分別為Cs = 0.08680 + 0.32996×Is、 CMg = 0.22862 + 1.05048×IMg。
　　4分析儀的穩(wěn)定性測試
　　ARL9800 OASIS分析儀的穩(wěn)定性測試，如對同一樣品連測11次以上，其標準偏差不超過0.10, 說明儀器狀態(tài)較穩(wěn)定，檢測結果重現(xiàn)好，值得信賴。表-4數(shù)據(jù)是用ARL9800熒光儀對水泥標準樣C05進行連續(xù)檢測11次的結果。其標準偏差小于0.10，說明儀器檢測結果的穩(wěn)定性，重現(xiàn)性很好。

　　5 應用
　　5.1用于與質(zhì)檢機構水泥樣品SO3 、MgO的對比分析檢驗。以下為不同品種水泥壓片法制樣的X熒光檢測與化學分析檢測結果對比,誤差均在允許誤差范圍內(nèi)。見下表-5：

　　由表-4，表-5看出，因為熒光儀的穩(wěn)定性較好，使得用其檢測樣品的結果亦相當穩(wěn)定；熒光分析與化學分析結果對比,其誤差均在國家標準允許的誤差范圍內(nèi)；熒光分析與國家，省站對比樣對比中，其結果也能與國家和省站的化學分析結果對上，上述數(shù)據(jù)說明此種方法結果準性好、可靠性高。
　　5.2 生產(chǎn)質(zhì)量控制中應用
　　我司水泥主要監(jiān)控SO3、MgO的質(zhì)量，出磨水泥為每兩小時抽測一次，出廠水泥每編號檢驗一次，現(xiàn)已全由ARL9800 OASIS分析儀代勞，其檢驗操作簡便、快速、省時、省人力、高效率的優(yōu)點是化學分析法不能比擬的。
　　依據(jù)ARL9800 OASIS分析儀檢測出的水泥結果，在SO3、MgO超標或波動較大時，便快速對石膏或其他相關的摻材的配比作出及時調(diào)整，做到監(jiān)控及正確指導生產(chǎn)，保證了水泥的質(zhì)量合格與穩(wěn)定。當出磨水泥質(zhì)量在控制指標范圍，即SO3=2.60±0.30, MgO≤4.50時，每兩小時抽測一次。而當質(zhì)量不合格或超標時，則每小時抽測進行跟蹤監(jiān)控：通過檢驗結果來監(jiān)督驗證生產(chǎn)上對超標所采取的處理措施是否正確，直至質(zhì)量達標。下表-6為我司2005年1至6月用ARL9800 OASIS分析儀在水泥生產(chǎn)中控制SO3、MgO質(zhì)量，所達到的目標合格率。

　　通過上表數(shù)據(jù)反應出，用熒光分析法監(jiān)控水泥的SO3、MgO質(zhì)量，合格率在考核指標的范圍內(nèi)，效果較理想，能夠滿足水泥生產(chǎn)質(zhì)量控制的需要。
　　6 總結
　　6.1 用壓片X熒光分析法檢測及監(jiān)控水泥的SO3、MgO，是一種簡便快捷，準確性好，可靠性高的方法。
　　6.2 根據(jù)上述方法原理，我司還運用ARL9800 OASIS熒光儀對原材料（石灰石、粉煤灰、廢渣、尾礦），生料、熟料的SI、Al、Fe、Ca、Mg、S、K、Na等8元素含量進行檢測及質(zhì)量控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學分析方法，取得較佳的效果。
　　6.3 在采用熒光分析法時，為保持分析結果的持續(xù)穩(wěn)定及準確，除了要對儀器定期維護保養(yǎng)外，還需跟蹤監(jiān)控分析曲線的狀態(tài)，如產(chǎn)生漂移，須及時修正。定期用標準樣進行監(jiān)控，并定期與化學分析進行對比驗證分析結果的準確性。