DF-5704A中子活化燒結元素在線分析儀在鞍鋼礦業公司的應用

王力東 茍強源 張偉 尹兆余

摘? 要：采用DF-5704A中子活化燒結元素在線分析儀可以有效縮短調節配料時間，提高燒結礦的一級品率和堿度穩定率，為企業創造更多效益，穩定高爐爐況、提高高爐產量。瞬發伽馬射線中子活化分析技術（PGNAA）由于其分析精度高、在線測量等眾多技術優勢，廣泛用于建材、冶金等諸多領域。該文就其在鞍鋼礦業公司東鞍山燒結廠的應用、原理、組成、取樣標定過程及所帶來的效益進行了梳理與討論。

關鍵詞：DF-5704A中子活化燒結元素在線分析儀? 堿度儀? 效益

中圖分類號：TF046.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）03（a）-0069-02

1? 總述

燒結礦為高爐生產的主要原料，它的質量及其變化對高爐的產品質量和經濟效益都有決定性的影響。而燒結礦的質量，取決于許多因素。目前大多數的燒結礦采用人工取樣、制樣、熒光分析成分來指導配料，滯后時間嚴重，燒結礦的一級品率和堿度穩定率較低。

采用DF-5704A中子活化燒結元素在線分析儀可以有效縮短調節配料時間，提高燒結礦的一級品率和堿度穩定率，為企業創造更多效益，穩定高爐爐況，提高高爐產量。

2? 分析儀工作原理

DF-5704A中子活化燒結元素在線分析儀采用瞬發γ射線中子活化分析（prompt gamma-ray neutron activation analysis，PGNAA）技術利用中子源產生的中子流轟擊靶樣品中各種元素的原子核，原子核發生輻射俘獲、非彈性散射等反應，并在小于10～14s時間內退激釋放出能量為2 keV～10MeV的γ射線2（如圖1所示），通過探測器探測，根據各特征γ射線的能量和強度（峰面積）對元素進行在線定性和定量分析，從而準確地分析出混合料中全鐵、鈣、硅等元素。

3? 分析儀主要部件組成及作用

DF-5704A中子活化燒結元素在線分析儀主要部件有測量裝置、探測器、放射源、信號處理柜、UPS、主機和電纜等（如圖2所示）。

分析儀主機安裝在配料室或中央控制室，其他部件安裝于現場，測量裝置采用非接觸式檢測，模塊化結構，跨皮帶式安裝，安裝在制粒機之后進入燒結機之前混5#皮帶料頭，分析儀的放射源和探測器安裝在測量裝置內，分析儀測量裝置前裝有電子皮帶秤，用以補償不同料層厚度測得的元素含量，探測器通過混裝電纜與信號處理柜相連，信號處理柜和皮帶秤信號通常由光纖將信號送至配料室主機，主機通過內部處理、分析、計算出各種元素的含量、堿度和優化配比。

4? 應用效果

傳統燒結配料方式，配料師傅需等待燒結成品礦化驗數據出來再做配比調整，而從配料室下配比到成品礦化驗數據返回，需要數小時的等待，例如東鞍山燒結廠需要4h左右，混合料配比調整嚴重滯后，造成堿度指標波動大，一級品率和堿度穩定率相對來說較低，而DF-5704A中子活化燒結元素在線分析只需15min就可檢測出堿度和全鐵等元素數值，操作員可以及時修改混合料的配比，避免長時間的等待，東鞍山燒結廠原料鐵粉、富礦、石灰石成分的不穩定，鐵質原料為自產鐵礦均化庫為12萬t，可以使用一周，在堆頭堆尾處物料成分會存在較大波動，鐵質原料波動會造成燒結混合料中SiO2的波動，從而引起堿度波動;東鞍山燒結廠沒有石灰石均化庫，每個產地石灰石一般9節車皮，每節車皮60t，每小時配料需80t左右，一產地能使用也就6h左右，石灰石每個產地的品位都不同，固石灰石品位有時會發生突然變化，造成堿度波動大，出現二級品甚至廢品的出現，DF-5704A中子活化燒結元素在線分析有效地提高了產品的質量，成品礦的一級品率提高4.64%，為企業創造了直接效益，穩定了高爐的爐況，從而為高爐間接增加了效益。

5? 效益分析

5.1 燒結廠直接效益

為企業提高直接經濟效益，東鞍山燒結廠為鞍鋼煉鐵廠4#高爐提供燒結礦，其結算方式為一級品成品礦以660元/t，二級品成品礦以640元/t，東鞍山燒結廠內燒結機為360平燒結機臺時產量420t/h，如每年生產時間為320d，以前一級品率為84.38%，目前提高到89.02%，一級品率提高4.64%，則一項每年為企業增加利潤299萬元。

年增利潤=（一級品價格-二級品價格）×每小時產量×24h×年工作日×一級品率提高4.64%=（660-640）×420×24×320×4.64%=299萬元

5.2 高爐間接效益

DF-5704A中子活化燒結元素在線分析對高爐生產的效益計算：配料控制的波動對高爐的影響很大，國內經驗燒結礦穩定率提高10%，高爐產量提高1.5%1，東燒結廠穩定率提高3.97%，以鞍鋼廠為例：4號高爐2580m3（利用系數2.32t/m3·d），焦比降低0.397%，焦比240kg/t。則通過降低堿度波動帶來的效益包括：高爐增產效益+節焦效益，其中，高爐增產效益=增產百分比×高爐規模×利用系數×工作日×生鐵單價，即：

1.5%×（3.97%/10%）×2580m3×2.32t/m3·d×360d× 2800元/t=3592.9402萬元/年

6? 結語

DF-5704A中子活化燒結元素在線分析對燒結配料的調節時間可以縮短至15min以內，避免傳統人工配料調節的滯后，有效地減少燒結礦質量波動，提高了燒結礦一級品率率4.64%，燒結礦的質量與效益緊密相連，直接為燒結廠增加效益299萬元/年。

燒結礦是煉鐵的主要原料，燒結礦質量的好壞直接影響到燒結廠經濟效益，燒結礦質量的穩定也會對高爐的產量產生影響，燒結礦堿度穩定率提高3.97%，提高高爐產量0.5955%，間接創造效益3592萬元/年。

參考文獻

[1] 郭曉影.提高燒結礦堿度穩定率的研究[D].東北大學，2009.

[2] 黑大千.PGNAA在線分析技術發展與現狀[J].工業技術， 2014，4（63）：67-68.

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