DF-5701中子活化在線分析儀在礦山的應(yīng)用

摘要：中子活化在線分析儀主要應(yīng)用于水泥廠內(nèi)生料配料過程控制與礦山進場原材料的檢測。本文介紹了中子活化多元素分析儀的基本原理，重點介紹了在線分析儀的應(yīng)用情況和所取得的效果。

關(guān)鍵詞：礦山中子活化多元素分析儀應(yīng)用

  一、引言

  石灰石作為水泥生產(chǎn)的主要原料，它的質(zhì)量及其變化對水泥廠的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益都有決定性的影響。而進廠石灰石的質(zhì)量，取決于許多因素。目前絕大多數(shù)的石灰石礦山采用人工化驗的方法分析原料化學(xué)成分來指導(dǎo)開采配礦，為了保證石灰石原料符合要求，只好大量剝離覆蓋層，挑選高品質(zhì)石灰石，至使石灰石礦利用率很低。

  采用中子活化水泥元素在線分析儀，可以很好的解決配礦中總挑選高品質(zhì)石灰石，石灰石礦利用率低的問題。因為，中子活化水泥元素在線分析儀可以實時、連續(xù)檢測入預(yù)均化堆場的石灰石成分，利用在線分析儀檢測結(jié)果，調(diào)整高、低品質(zhì)石灰石礦采點的搭配比例，從而實現(xiàn)礦山優(yōu)化配礦，提高了低品質(zhì)石灰石的利用率，延長了礦山的使用壽命。

  二、檢測原理

  分析儀采用中子活化瞬發(fā)γ分析（PGNAA） 技術(shù)。慢化后的熱中子照射水泥物料，物料中各元素原子核與中子發(fā)生熱中子俘獲反應(yīng)，放射出不同能量的特征γ射線，通過檢測特征γ射線的能量辨識物料中元素種類，通過檢測特定能量γ射線的強度得出元素含量。

  在線中子活化分析儀安裝在破碎機下的皮帶上，每一分鐘檢測出原料的化學(xué)成分：鈣、硅、鐵、鋁、鎂。鉀、鈉等元素，計算機系統(tǒng)根據(jù)入磨對應(yīng)批次的化學(xué)成分，計算出石灰石中含量的檢測值，通過光纖通訊傳送給計算機檢測系統(tǒng)。

  三、水泥礦山質(zhì)量控制中存在的問題及解決方法

  本文以河南省中國聯(lián)合水泥集團某水泥廠為例。該水泥廠在使用在線分析儀前，礦山配礦是采用離線式分析石灰石成分來指導(dǎo)開采，在石灰石庫頂上安裝自動取樣器，取樣器取得大量的石灰石樣品，將樣品進行破碎、縮分后，采用化學(xué)分析化驗，根據(jù)化學(xué)分析結(jié)果對礦山進行開采、車輛調(diào)度。這種配礦方式存在以下幾點問題：

  1、化學(xué)分析頻次低且分析結(jié)果滯后。通?；瘜W(xué)分析對試樣制備的要求較復(fù)雜，從取樣、縮分、壓制、成樣，再進行化學(xué)分析，到分析出結(jié)果至少需要兩個小時，即使在短期內(nèi)完成配礦調(diào)整，但至少有兩個小時上千噸的石灰石進入預(yù)均化堆場，這已造成質(zhì)量波動，給工藝配礦增加很大難度。

  2、取樣的代表性差。正常生產(chǎn)時，破碎機的臺時產(chǎn)量在1100-1300t/h左右，兩個小時至少要運輸大概2000噸的物料，而皮帶上的物料來自不同的爆孔，石灰石原料波動較大。生產(chǎn)時，一般自動取樣器大概取到100kg左右的物料，而化驗分析僅使用物料的極小部分，用極小部分的樣品檢測值，來反映整個物料的信息，代表性差。如果采用代表性不強的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)配礦，會造成進入預(yù)均化堆場的石灰石品質(zhì)較大的波動，從而也影響了水泥后續(xù)的生料配料質(zhì)量。

  為了解決分析頻次低、分析滯后及代表性問題，為了降低工藝調(diào)整難度，降低生產(chǎn)成本，用戶經(jīng)過多方調(diào)研，引進丹東東方測控技術(shù)股份有限公司中子活化水泥元素在線分析儀用在線分析儀。經(jīng)過長時間的運行證實，在線分析儀檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可信，能夠穩(wěn)定運行，能夠指導(dǎo)礦山配礦開采作業(yè)，降低了預(yù)均化要求，降低成本，提高了低品質(zhì)石灰石的利用率，延長了礦山的使用壽命，提高了產(chǎn)品的合格率。

  四、礦山在線分析儀應(yīng)用效果

  DF-5701中子活化水泥元素在線分析儀安裝在礦山石灰石破碎機后的輸送皮帶上，連續(xù)檢測當(dāng)前石灰石的質(zhì)量，并將分析儀的數(shù)據(jù)反饋到礦山調(diào)度，根據(jù)預(yù)均化料堆石灰石質(zhì)量控制指標(biāo)和當(dāng)前料堆的分析結(jié)果，指導(dǎo)礦區(qū)的調(diào)整，以滿足料堆的要求，減少入廠石灰石的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

  當(dāng)在線分析儀安裝在礦山石灰石破碎機后的輸送皮帶上，我們在現(xiàn)場進行長時間的精度檢測，使用全分析化驗與DF-5701中子活化水泥元素在線分析儀檢測的數(shù)據(jù)進行比較得知，其測量精度完全達(dá)到廠家要求。以2016年3月25日至3月27日的生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例，見列表1、2：

  通過上面數(shù)據(jù)對比表明：在線分析儀檢測數(shù)據(jù)與化驗室全分析數(shù)據(jù)具有很好的一致性。在線分析儀運行穩(wěn)定，效果理想。

  該在線分析儀自投入使用后，現(xiàn)場采礦、配礦工程師根據(jù)在線分析儀檢測數(shù)據(jù)及時調(diào)配采礦點及車輛的調(diào)配，廢料的合理搭配，既保證了進場原材料的質(zhì)量，又減少礦山廢料的排放，減少了工作人員的工作強度，取消了礦山取樣化驗工作，降低了實驗室成本。經(jīng)過一個多月的穩(wěn)定運行，該現(xiàn)場的礦山氧化鈣控制指標(biāo)從46%提高到47%，保證了進場原材料的質(zhì)量，生料配料石灰石配比從92%下降到89%左右。

  在后續(xù)的生料配料控制過程當(dāng)中，因為可以實時檢測石灰石品位，根據(jù)石灰石品位的變化來實時調(diào)整石灰石配比，保證了生料配料控制過程中原料成分穩(wěn)定，減少了波動，將低品位石灰石利用最大化，降低了生產(chǎn)成本。

  五、 總結(jié)

  DF-5701在線分析儀在該水泥廠的成功使用，不僅降低了人工取樣化驗工作量，而且提高了企業(yè)自動化水平。在線分析儀在使用過程中解決了分析頻次低、分析滯后及代表性差的問題，通過進行石灰石優(yōu)化配礦，進一步增加對低品位礦石的利用率，從而降低了工藝調(diào)整難度，降低生產(chǎn)成本，降低剝采費用，實現(xiàn)了合理搭配廢料，延長礦山使用年限。

  DF-5701中子活化水泥元素礦山檢測在線分析儀的成功投運，提高了企業(yè)生產(chǎn)、質(zhì)量管理水平，能夠充分挖掘企業(yè)潛力，提高企業(yè)市場競爭力，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

  參考文獻(xiàn)

  [1]中子活化多元素分析儀使用手冊。2009年2月5日.

  [2]中子活化多元素分析儀說明書第三代。2014年12月.