一、BX型波長色散X熒光分析儀簡介
BX系列波長色散X熒光分析儀是北京邦鑫偉業(yè)技術開發(fā)有限公司在國家“九·五”攻關項目的基礎上,總結我國多年來研制X熒光分析儀的經驗和教訓,并吸收*技術基礎上,深入進行產業(yè)化研發(fā)形成的高科技產品,各項技術性能指標均已達到同類產品*水平。
X射線熒光
光譜分析技術作為常規(guī)分析手段,開始于20世紀50年代;經歷了50多年的發(fā)展,現(xiàn)在已經成為物質組成分析的*方法之一。隨著分析方法和相關技術(特別是計算機技術和電子技術)的不斷發(fā)展和進步,目前X射線熒光光譜分析不僅成為地質、冶金、石油化工、半導體工業(yè)和醫(yī)藥衛(wèi)生等領域的重要分析手段,也是材料科學、生命科學、環(huán)境科學等普遍采用的一種快速、準確而又經濟的多元素分析方法;特別是在工業(yè)常規(guī)成份分析領域,X射線熒光光譜儀是上*的占主導地位的分析儀器,廣泛應用于鋼鐵、冶金、建材、石油化工、地礦等材料工業(yè);同時,X射線熒光光譜儀更是野外現(xiàn)場分析和過程控制分析等方面的儀器。
長期以來,適用于水泥生產企業(yè)使用的波長色散型X射線熒光分析儀全部依賴進口;昂貴的購買費用、備件費用、維護維修及技術服務費用使我國的水泥生產企業(yè)不堪重負;同時,8周以上的備件供貨周期給水泥廠的正常生產帶來了嚴重的影響。
BX系列波長色散X熒光分析儀的研制成功,*打破了國外儀器公司對此項技術的壟斷,為國內的廣大水泥生產企業(yè)提供了一種高性能價格比的過程控制解決方案,并且在和技術服務方面均優(yōu)于進口儀器,而相關費用則大大低于進口儀器。
二、項目內容以及項目實施的目的和意義
新型干法水泥生產技術是以懸浮預熱和預分解技術為核心,并把現(xiàn)代科學技術廣泛應用于水泥干法生產全過程,使水泥生產具有、、節(jié)約資源、清潔生產、符合環(huán)境保護要求和工藝裝備大型化、生產控制自動化、實行科學管理的現(xiàn)代化水泥生產方法;其中,生料配料和熟料煅燒是整個生產過程的兩大核心環(huán)節(jié)。一般來說,在新型干法水泥生產技術中,為保證煅燒過程的穩(wěn)定,提高窯的熟料產量和質量,生料的均勻性(穩(wěn)定性)要求及各元素含量的控制要求遠比其他窯型要嚴格的多;大量的實踐經驗也證明,只有這樣才能夠充分發(fā)揮和體現(xiàn)新型干法水泥生產技術的*性。
因此,在新型干法水泥生產線的工藝設計中,對原燃料中各種元素的控制指標提出了更高的要求:
1、控制原燃料的化學成份,避免有害物質進入。
由于生料中的R2O(K2O+Na2O)、SO3-2、Cl-會對新型干法生產中的預熱器分解爐系統(tǒng)的結皮堵塞現(xiàn)象產生影響,所以在確定了原料的種類及配合比后,一定要隨時驗證生料中的有害成分是否符合要求,否則就應考慮改換原料或率值,或者是采取旁路放風措施以減少堿、硫、氯的循環(huán)富集對新型干法窯系統(tǒng)帶來的不良影響。
?。?)氧化鎂(MgO)
當熟料中含有少量MgO時,能降低熟料的燒成溫度,增加液相數(shù)量,降低液相粘度,有利于熟料燒成;在硅酸鹽水泥中,MgO與主要熟料礦物相化合的zui大含量為2%(以質量計),超過該數(shù)量的部分就在熟料中呈游離狀態(tài),從而導致已經硬化的凝固體內部發(fā)生體積膨脹而開裂。
(2)游離二氧化硅(f-SiO2)
燧石是原料中的有害雜質,燧石對設備的磨損嚴重,對窯磨操作均有不良影響。
?。?)氯
氯在燒成系統(tǒng)中主要生成CaCl2或氯化堿,其揮發(fā)性特別高,在窯內幾乎全部再次揮發(fā),在預熱器出口遇冷凝結,形成氯、堿循環(huán)富集,致使預熱器生料中氯化物的含量提高近百倍,引起預熱器結皮堵塞。為此,上生料中氯含量的通用的控制閾值≤0.015%。
?。?)堿(K2O+Na2O)
堿對水泥的生產的影響主要有兩方面:一是影響新型干法熟料燒成系統(tǒng)的正常生產;二是影響熟料的質量。煅燒含堿過高的生料,容易引起煙道、分解爐、預熱器中結皮堵塞;回轉窯內燒結溫度范圍縮小,熱工制度不穩(wěn),飛砂嚴重,窯皮疏松,燒成帶襯料壽命縮短,致使熟料質量下降,嚴重時將無法正常生產。如果熟料含堿量過高,則其凝結時間將縮短,以致急凝,水泥標準稠度需水量增加,熟料中游離氧化鈣增高,安定性不良,抗折強度降低,并出現(xiàn)1天、3天的抗壓強度略有升高,而7天、28天的抗壓強度明顯下降的現(xiàn)象。
?。?)硫
硫堿比是水泥煅燒過程一個重要的控制指標。如果SO2含量有富裕,則往往容易引起預熱器結皮堵塞或窯內結圈;反之,如果堿含量有富裕,則會影響到預熱器的正常運轉。
2、控制原燃材料的各種成份的波動,加強原燃料的分析與配料,嚴格控制各種率值的波動范圍。
表1某水泥廠原燃材料質量控制標準(化學成份分析相關部分)
表2某水泥廠新型干法過程質量控制標準(化學成份分析相關部分)
綜上所述,為了滿足新型干法水泥生產工藝條件的要求,必須全部對生產過程中的原燃料的化學成分進行及時、準確的分析和控制,傳統(tǒng)的化學分析方法已經*不能滿足生產過程的需要;目前眾多新型干法水泥廠為了達到良好的質量控制指標,大都配備了相應的多道X熒光分析儀。由于化學分析方法分析速度的限制,實際上,采用化學分析方法對于生產過程來說只有事后監(jiān)測的意義,而沒有控制意義,往往是當我們發(fā)現(xiàn)某個控制環(huán)節(jié)有問題時,已經造成了嚴重的后果,給工廠帶來了很大的損失。
以生料配料過程為例:化學分析方法對生料的全分析一般是一次/8小時(少數(shù)水泥生產企業(yè)采用一次/4小時,但分析人員勞動強度大、人數(shù)多、費用高),當配料出現(xiàn)問題時,一般要等到全分析結果出來以后才能發(fā)現(xiàn),這時距離出問題的時刻可能已經好幾個小時了,即使是日產1000噸的水泥生產線,也會有上百噸的問題料出現(xiàn),直接影響煅燒過程的穩(wěn)定性,特別對于使用連續(xù)式生料均化庫的生產線,這種情況導致的后果非常嚴重。而采用X熒光分析儀以后,我們可以每一個小時(如果需要,可以做到每半個小時)就提供一次生料全分析的準確數(shù)據(jù),這樣可以隨時對配料過程、配料的目標值及相關的設備進行控制、調整和監(jiān)測,保證入窯生料成分的穩(wěn)定性,從而保證煅燒過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性。
采用X熒光分析儀的目的,就是充分利用X熒光分析儀快速準確的優(yōu)點,對各種原燃材料、生料、熟料、水泥進行全過程的跟蹤檢測,并針對不同的情況由DCS系統(tǒng)進行實時的調整,實現(xiàn)真正意義上的事前和事中控制;如果沒有X熒光分析儀提供的及時準確的物料中各元素的分析數(shù)據(jù),DCS系統(tǒng)也無法充分發(fā)揮作用。因此,采用X熒光分析儀的真正意義在于:減少工藝事故,穩(wěn)定質量,提高產量;同時,X熒光分析儀的使用也有助于全面強化和提高水泥生產企業(yè)整體管理水平,并且可以大大減少分析人員編制,節(jié)省化學試劑費用。
表3應用實例:X熒光分析儀在北京水泥廠的應用明細