中子活化水泥元素在線分析儀在水泥廠的應用

張偉 孫常安

摘 要：中子活化在線分析儀主要應用于水泥廠內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水泥元素在線分析儀的基本原理，重點介紹了在線分析儀在水泥廠的實際應用和針對現場實際情況的改進。

關鍵詞：水泥生料自動配料;中子活化水泥元素在線分析儀原理;原材料

1 引言

水泥作為建筑工業的基礎材料，隨著時代的發展，廣泛應用于海上、地下、深水、嚴寒、干熱、腐蝕、輻射等多種環境下，為了滿足在不同環境下的適應性，需要對水泥質量進行嚴格控制。為了使工作效率更高、質量更好，就需要一個安全、可靠、穩定的配料系統。隨著中子活化水泥元素在線分析儀在水泥行業的深入應用和發展，在線分析儀中子活化技術也更加嚴密、穩定、高效，為水泥生料配料開啟了新的發展道路，下面以華新迪慶現場使用的中子活化水泥元素在線分析儀為例，分析水泥元素在線分析儀在水泥生料配料中的應用。

2 分析儀工作原理

該儀器采用中子活化瞬發γ分析（PGNAA）技術，利用中子及高能γ的貫穿能力，能對大宗散裝物料進行元素成分的在線檢測，可一分鐘得出測量結果，不需改動生產工藝，檢測過程不需取樣，對整個料流進行檢測，檢測結果代表性強。

3 分析儀的組成

測量裝置（測量裝置采用模塊式框架結構，包含測量過程中增強中子轟擊物料原子核的關鍵部件，同時對射線進行輻射防護，使裝置周圍劑量率達到輻射安全國家標準，保證工作人員的健康安全。）、中子源（采用锎252同位素，能夠與物料發生中子俘獲反應。） 探測器（安裝在測量裝置上部，用于采集物料被中子作用后發出的γ射線，探測器外包有射線抑制體和恒溫部件使用探測器保持最佳工作狀態。）、信號處理柜（包含能譜采集單元、溫度控制器、信號轉換模塊，對探測器采集γ射線進行處理。）、主機（由硬件和軟件組成，主要采集來自信號處理柜的數字信號，并對這些數字信號進行解析，計算出元素成分含量及相關的質量控制參數，通過PLC實現自動控制。）。

4 分析儀改進

分析儀在原有基礎上進行了升級，將核心部件模擬能譜采集單元改為數字脈沖單元，大大提高了檢測計數速率，測量更加精準。通訊方式由點對點的接線連接方式改為通過軟件OPC通訊，控制主機到信號處理室數據傳輸采用光纖通訊方式。檢測軟件界面增加自動統計合格率功能、多種曲線切換功能，控制軟件增加鐵元素單獨控制功能、單獨控制氧化鎂功能。

5 工藝情況

現場生產特種中熱水泥和普通P.O425水泥兩種。生產過程中，原材料波動大、物料斷料、堵料十分嚴重，通過手工配料無法解決斷料過程中造成的質量波動問題。生產中熱水泥過程中需要嚴格控制水泥水化熱，對氧化鎂指標控制十分嚴格，如果生料中氧化鎂不合格極容易造成水泥水化熱不達標，影響水泥安定性，會對后期施工造成安全隱患。分析儀采用跨皮帶安裝方式，當物料經過分析儀測量裝置時，分析儀對當前物料成分進行檢測，根據程序設定要求，適當調整原材料皮帶秤下料量使原料率值在設定值范圍內。

6 標定調試

在線分析儀在現場應用期間，需要進行靜態標定、動態標定兩大基礎調試步驟。靜態標定過程中，需要用我公司根據現場原材料情況制作的標準樣對在線分析儀靜態檢測數值進行初步校正，初步設置在線分析儀在現場情況下的基礎參數。動態標定過程中，取每小時出磨生料綜合樣40組進行全分析化驗，和在線分析儀檢測數據對照，初步標定在線分析儀運行曲線。標定完成后，采集5組數據對分析儀曲線進行校正，并投入使用。在線分析儀運行期間，以全分析化驗數據為準考核在線分析儀檢測精度，以2018年8月12日到8月21日對照數據為例（考核數據見對照表1、2、3、4），設備使用期間在線分析儀檢測元素精度滿足國家檢測標準，滿足現場實際生產需求。

7 總結

在線分析儀投入后，取消人工取樣、制樣、化驗過程，以在線分析儀為主進行自動配料，集檢測、配料一體，大大減少了工作人員的工作量。分析儀自動配料相對于原手動配料KH合格率提高30%，大幅提升出磨生料穩定性、檢測結果不受人工取樣制樣誤差干擾、穩定窯況，減少了原煤使用量，大幅提高了資源利用率并為企業節約了生產成本。