石灰石生料配料中使用在線分析儀的效果分析

賈書偉，常劍廷，張敬偉

(烏蘭察布中聯(lián)水泥有限公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012400)

當(dāng)代，資源問題已成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問題，水泥廠作為依靠石灰石礦山資源進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營的企業(yè)，礦山資源綜合利用及“綠色礦山”理念在行業(yè)內(nèi)已基本達(dá)成共識(shí)。實(shí)際生產(chǎn)中，隨著礦山劣質(zhì)石灰石的大量搭配使用，石灰石預(yù)均化料堆品位極差逐步增大，嚴(yán)重影響出磨生料的穩(wěn)定性，造成了較大的熟料質(zhì)量波動(dòng)。

1 現(xiàn)狀

烏蘭察布中聯(lián)水泥有限公司2018年11月份臺(tái)產(chǎn)800t/h商品石灰石生產(chǎn)線開始運(yùn)行，產(chǎn)品主要為40mm～80mm、20mm～40mm兩種粒徑石灰石，客戶為周邊生產(chǎn)電石、白灰等企業(yè)，對(duì)石灰石品位要求較高，質(zhì)量指標(biāo)為：CaO≥51.0%，MgO:≤1.0%。

為保證礦山資源綜合利用，石灰石布料主要使用商品石灰石篩下料搭配礦山劣質(zhì)石灰石，石灰石預(yù)均化料堆質(zhì)量波動(dòng)偏大，導(dǎo)致了出磨生料化學(xué)成分波動(dòng)大。同時(shí)，由于出磨生料采取人工取樣，分析數(shù)據(jù)滯后，嚴(yán)重制約了熟料質(zhì)量穩(wěn)定及產(chǎn)量提升。

為徹底解決熟料生產(chǎn)問題，烏蘭察布中聯(lián)水泥有限公司于2020年5月份引入生料在線分析儀，筆者主要對(duì)在線分析儀使用前后生料、熟料率值波動(dòng)情況進(jìn)行對(duì)比，對(duì)在線分析儀的使用效果進(jìn)行分析。

2 在線分析儀簡介

在線元素分析儀是跨皮帶式在線檢測設(shè)備，用于生料配料過程中成分含量的在線檢測。設(shè)備采用中子活化瞬發(fā)γ分析技術(shù)，慢化后的熱中子照射物料，放射出不同能量的特征γ射線，通過檢測特征γ射線的能量及強(qiáng)度辨識(shí)物料中元素種類及含量。

圖1 在線分析儀系統(tǒng)

無須取樣，無須接觸皮帶及物料，每分鐘可精確分析出各成分含量并計(jì)算出相關(guān)的質(zhì)量控制參數(shù)，自動(dòng)計(jì)算并輸出一個(gè)優(yōu)化配方，發(fā)送到現(xiàn)場DCS控制系統(tǒng)，從而對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的控制。

3 使用情況

3.1 出磨生料

①使用在線分析儀后，出磨生料KH合格率提高31.9%，KH標(biāo)準(zhǔn)偏差降低54.0%，出磨生料穩(wěn)定性改善明顯。②出磨生料SM、AM合格率及其標(biāo)準(zhǔn)偏差改善相對(duì)較小，原因分析：隨著石灰石料堆劣質(zhì)石灰石搭配量增加，部分時(shí)間鋁質(zhì)校正料、鐵質(zhì)校正料停用，硅率、鋁率仍無法滿足指標(biāo)要求；石灰石出現(xiàn)倉底料時(shí)，入磨石灰石品位變化頻繁，在線分析儀自動(dòng)配料時(shí)優(yōu)先保證KH合格，鋁質(zhì)校正料的用量增加幅度較大(用量由2%～5%增至7%～10%)，導(dǎo)致硅率、鋁率偏離指標(biāo)。

表1 生料三率值

3.2 出磨生料率值曲線對(duì)比

以下數(shù)據(jù)均采用分析儀投入使用前、后各200組數(shù)據(jù)。

圖2 出磨生料KH曲線

圖3 出磨生料SM曲線

圖4 出磨生料AM曲線

3.3 出窯

使用在線分析儀后，熟料率值波動(dòng)范圍明顯減小。

表2 熟料三率值

3.4 出窯熟料率值曲線對(duì)比

4 效果結(jié)論

①使用在線分析儀后，出磨生料KH合格率提高31.9%，KH標(biāo)準(zhǔn)偏差降低54.0%，出磨生料穩(wěn)定性改善明顯，徹底避免了出磨生料KH跑“高低點(diǎn)”現(xiàn)象。②在線分析儀的工作周期為：檢測數(shù)據(jù)1次/min、調(diào)整生料配比1次/2min，檢測調(diào)整及時(shí)有效，石灰石出現(xiàn)倒堆料頭料尾、倉底離析、定點(diǎn)布料等特殊情況下，出磨生料率值仍可滿足指標(biāo)要求。③使用在線分析儀，熟料率值波動(dòng)較小，生產(chǎn)中可根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整率值控制范圍，總結(jié)最佳配料方案，切實(shí)為窯系統(tǒng)提產(chǎn)、提質(zhì)創(chuàng)造條件。④烏蘭察布中聯(lián)水泥有限公司鋁質(zhì)校正料使用磁鐵尾礦(Al2O3含量13%、Fe2O3含量14%)，實(shí)際配料中磁鐵尾礦用量增加，AM反而降低。在線分析儀自動(dòng)配料過程中，為提高AM，不斷增加鋁質(zhì)校正料用量，導(dǎo)致AM偏離指標(biāo)，后采取人工限制鋁質(zhì)校正料配料比例上限的措施，保證了AM率值可控。⑤使用在線分析儀，必須保證生料磨投料量穩(wěn)定。入磨皮帶頻率變化較大時(shí)，在線分析儀測定數(shù)據(jù)顯示正常，實(shí)際數(shù)據(jù)嚴(yán)重偏離指標(biāo)，因此，正常生產(chǎn)下應(yīng)嚴(yán)格要求各配料秤下料穩(wěn)定，堅(jiān)決杜絕“飛秤”現(xiàn)象。⑥在線分析儀的動(dòng)態(tài)曲線校準(zhǔn)是根據(jù)熒光儀分析數(shù)據(jù)建立的，使用過程中需定期根據(jù)生料的熒光檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、熟料率值變化趨勢(shì)對(duì)在線分析儀進(jìn)行誤差校準(zhǔn)。⑦礦山石灰石質(zhì)量穩(wěn)定、石灰石布料極差較小，出磨生料KH標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.03、生料均化庫均化效果較好(均化系數(shù)H>4.0)的情況下，使用在線分析儀質(zhì)量控制提升效果一般。

圖5 出窯熟料KH曲線

圖6 出窯熟料SM曲線

圖7 出窯熟料AM曲線