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(jìn)場(chǎng)原材料的檢測(cè)。本文介紹了中子活化多元素分析儀的基本原理，重點(diǎn)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(duì)水泥廠的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益都有決定性的影響。而進(jìn)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(yàn)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?yàn)?，中子活化水泥元素在線分析儀可以實(shí)時(shí)、連續(xù)檢測(cè)入預(yù)均化堆場(chǎng)的石灰石成分，利用在線分析儀檢測(cè)結(jié)果，調(diào)整高、低品質(zhì)石灰石礦采點(diǎn)的搭配比例，從而實(shí)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(zhǎng)了礦山的使用壽命。

  二、檢測(cè)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(cè)特征γ射線的能量辨識(shí)物料中元素種類，通過檢測(cè)特定能量γ射線的強(qiáng)度得出元素含量。

  在線中子活化分析儀安裝在破碎機(jī)下的皮帶上，每一分鐘檢測(cè)出原料的化學(xué)成分：鈣、硅、鐵、鋁、鎂。鉀、鈉等元素，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)入磨對(duì)應(yīng)批次的化學(xué)成分，計(jì)算出石灰石中含量的檢測(cè)值，通過光纖通訊傳送給計(jì)算機(jī)檢測(cè)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(guó)聯(lián)合水泥集團(tuán)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(kù)頂上安裝自動(dòng)取樣器，取樣器取得大量的石灰石樣品，將樣品進(jìn)行破碎、縮分后，采用化學(xué)分析化驗(yàn)，根據(jù)化學(xué)分析結(jié)果對(duì)礦山進(jìn)行開采、車輛調(diào)度。這種配礦方式存在以下幾點(diǎn)問題：

  1、化學(xué)分析頻次低且分析結(jié)果滯后。通常化學(xué)分析對(duì)試樣制備的要求較復(fù)雜，從取樣、縮分、壓制、成樣，再進(jìn)行化學(xué)分析，到分析出結(jié)果至少需要兩個(gè)小時(shí)，即使在短期內(nèi)完成配礦調(diào)整，但至少有兩個(gè)小時(shí)上千噸的石灰石進(jìn)入預(yù)均化堆場(chǎng)，這已造成質(zhì)量波動(dòng)，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(shí)，破碎機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量在1100-1300t/h左右，兩個(gè)小時(shí)至少要運(yùn)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(dòng)較大。生產(chǎn)時(shí)，一般自動(dòng)取樣器大概取到100kg左右的物料，而化驗(yàn)分析僅使用物料的極小部分，用極小部分的樣品檢測(cè)值，來反映整個(gè)物料的信息，代表性差。如果采用代表性不強(qiáng)的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)配礦，會(huì)造成進(jìn)入預(yù)均化堆場(chǎng)的石灰石品質(zhì)較大的波動(dòng)，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(jìn)丹東東方測(cè)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(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行證實(shí)，在線分析儀檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可信，能夠穩(wěn)定運(yùn)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(zhǎng)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(jī)后的輸送皮帶上，連續(xù)檢測(cè)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(jī)后的輸送皮帶上，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的精度檢測(cè)，使用全分析化驗(yàn)與DF-5701中子活化水泥元素在線分析儀檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得知，其測(cè)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(jì)數(shù)據(jù)為例，見列表1、2：

  通過上面數(shù)據(jù)對(duì)比表明：在線分析儀檢測(cè)數(shù)據(jù)與化驗(yàn)室全分析數(shù)據(jù)具有很好的一致性。在線分析儀運(yùn)行穩(wěn)定，效果理想。

  該在線分析儀自投入使用后，現(xiàn)場(chǎng)采礦、配礦工程師根據(jù)在線分析儀檢測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)配采礦點(diǎn)及車輛的調(diào)配，廢料的合理搭配，既保證了進(jìn)場(chǎng)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(qiáng)度，取消了礦山取樣化驗(yàn)工作，降低了實(shí)驗(yàn)室成本。經(jīng)過一個(gè)多月的穩(wěn)定運(yùn)行，該現(xiàn)場(chǎng)的礦山氧化鈣控制指標(biāo)從46%提高到47%，保證了進(jìn)場(chǎng)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?yàn)榭梢詫?shí)時(shí)檢測(cè)石灰石品位，根據(jù)石灰石品位的變化來實(shí)時(shí)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(dòng)，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(yàn)工作量，而且提高了企業(yè)自動(dòng)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(jìn)行石灰石優(yōu)化配礦，進(jìn)一步增加對(duì)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(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了合理搭配廢料，延長(zhǎng)礦山使用年限。

  DF-5701中子活化水泥元素礦山檢測(cè)在線分析儀的成功投運(yùn)，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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

  參考文獻(xiàn)

  [1]中子活化多元素分析儀使用手冊(cè)。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.