在线分析仪简介(刘启元)

在线分析仪简介
在线分析仪，即跨带式CBX中子激活瞬发γ—射线活化分析设备，在1983年研发成功，2003年开始在中国水泥工业中使用，由于它性能可靠、优点突出，已得到令人满意的效果，使用范围正在稳步扩大。

现介绍如下：
1．结构简介
本设备是一个可露天设臵的龙门式设备，横跨在需要测定物料化学成分的带式输送机上，主要结构为：
1.1 壳体：为龙门式隧道状，为内部设备挡雨，故本设备可以露天放臵。

1.2 中子源：放臵在回程胶带之上的承载物料胶带的下方。

1.3 探测器：设臵在承载物料胶带之上的门形框架上梁的底部。

1.4 处理器：可以与龙门框架分离，设臵在建筑物的室内。

1.5 配料微机：一般放在中控室。

2．工作原理
2．1 中子源中有重量不低于38μg的锕系元素锎，元素符号Cf，常见的锎原子量251，半衰期900年，但其同位素252Cf，半衰期为2.64年，我们在线分析仪使用的是同位素252Cf。

它能自发裂变，产生中子，可作高通量中子源，但在操作巡检人员活动范围，这射线对人体是安全的。

这中子源产生的中子流可以穿透皮带和500~800mm厚块状物料层。

热中子轰击被测物料，被测物料原子核吸收中子后，处于不稳定状态，瞬发出γ射线。

不同元素在γ射线能谱上有着不同的位臵，如Ca为4.42MeV和6.42MeV；Si为3.70MeV和4.9MeV，而脉冲值表现其相对含量。

用这一原理，该分析仪可测物料CaO，SiO2，Al2O3，Fe2O3，MgO，K2O，Na2O，SO3，Cl-，MnO2，TiO2等化学成分。

2.2 探测器即内有碘化钠的闪光探测器，设臵在载料皮带上方，可以收集物料产生的γ射线，光脉动能谱，并传递到处理器。

2.3 处理器：对收集到的γ—射线光脉冲能谱进行放大，并用计算机进行识别、统计、积分计算，与标准模块对比、修正。

最后用数字显示被测物料各种元素及氧化物含量的质量百分比。

整个过程只需1/100秒的时间。

反应非常迅速，
并及时反馈给配料微机，也可以同时将各种原料化学成分含量的结果一分钟更新一次显示画面，显示在屏幕上。

2.4 操作人员可以将各种原料的化学成分，及入厂单价输入，配料微机由Ramos或其它控制软件系统分析处理后，进行配料调整，得出最好性价比的配料方案进行配料调整，反应迅速，没有进出磨机的过程滞后，配料调整周期可以缩短到1~3分钟。

混合原料的成分波动幅度很小，变动频率很高，通过粉磨过程即可达到较充分的均化。

3．在线分析仪的优点
3.1 能够实现准确，高效，实时的工艺过程控制。

X荧光分析仪在工厂使用，从取样到分析出结果一般需半小时，每隔一小时调整一次喂料配比，而在线分析仪一分钟改变一次配料成分画面，1~3分钟调整一次喂料配比，故在线分析仪比X荧光分析仪更准确、高效。

3.2 可以最大限度地利用低品位矿石。

其它方法遇到低品位矿石大多剥离废弃，而在线分析仪可以快速分析和调整配比，所以可以在稳定成分的前题下合理配矿，减少剥离层带来的资源浪费和环境污染。

3．3 减少电耗和经营费用。

虽然将石灰石和辅料的预均化堆场改成了圆库，入库输送设备将物料提升高度增加，但由于减少了堆取料机，总的单位电耗节省了。

在线分析仪比堆取料机运行故障率低，维护费低，降低了生产成本。

3.4 可以弱化生料均化库的功能。

由于质量控制周期由原来的1小时调整一次喂料配比，改为有在线分析仪的1~3分钟调整一次，解决了生料均化库不均匀料层问题，均化任务已由前臵式在线质量控制系统完成，使生料均化库的均化作用不大，主要承担储存功能，满足烧成系统锻烧熟料的缓冲作用即可。

设计时可以减小库的容积和降低库底充气均化作用，降低土建投资和运行费用。

3.5 高度的自动化和简单的机械结构
3.6 可以准确测量胶带输送机上输送的大宗物料，分析结果与物料粒度大小、物料类型及胶带输送机的输送速度无关。

3.7 消除了取样环节并消除了采样环节导致的误差。

3.8 减小了厂区面积。

在线分析仪反应迅速，各种原料储量可以减少，改用原料储库，比原设计预均化堆场占地面积小，又取消了堆取料机，可以节省投
资，由于生产区缩小了，厂区道路、上下管网、电缆桥架都可以减小而减少投资。

4．在线分析仪在水泥工业中的应用
4.1 水泥厂采用γ射线在线分析仪最大优越性就是把在线分析仪安臵在原料调整配站到生料磨的胶带输送机上，对原料配料进行控制，从而影响了整个工艺流程设计的改变，体现出前面分析的各项优点。

如图一所示：
图一用于原料调配控制的工艺流程
在线分析仪特别适用于多种原料配料。

自从水泥厂采用X荧光分析仪后，由于分析物料化学成分所需时间比过去用滴定等化学方法分析检测时间大大缩短，只需约半小时即可得到结果，因而原料调配可以采用较多组分，例如4组分配料。

而γ射线在线分析仪，优越性更加突出，因为它只需1/100秒就可以分析出结果，由计算机自动优化，可以一分钟改变一次配料方案。

这样配料组分还可以增多。

甚至可以6~9种组分配料，使我们配料的自由度更大。

不同化学成分的石灰石不必进入石灰石预均化堆场均化，而可以分别入不同的库储存。

在生料调配站，各库设立电子皮带称，根据配料需要，分别按比例出料即可，得到合格的生料。

所以使用它配料，比以往使用的方法更优越、投资少、电耗低、成本低、质量好。

4.2 在线分析仪可以协助矿山开采，为此将在线分析仪安装在石灰石破碎机出口下面的胶带输送机上。

如图二所示：
图二用于石灰石矿山开采的工艺流程
一般石灰石矿山在开采时，其各区域不同深度的化学成分已经勘探清楚，这样的矿山就没有必要用在线分析仪协助。

但也有个别矿山前期工作深度不够，不能提供各区域准确的化学成分，尤其是剥离层物料的化学成分，这时，矿山开采中，采用在线分析仪对块状原料进行化学成分的快速分析，反馈到矿山调度，使质量控制人员准确地了解矿石的成分，对开采面进行质量控制。

对不同开采区的石灰岩进行合理搭配，实现搭配均化开采。

石灰石矿山开采中使用中子活化在线分析仪，可以在稳定成分的前提下，通过合理配矿，最大程度地利用低品位矿石，减少剥离层带来的资源浪费和环境污染。

4.3 在线分析仪也可以应用于石灰石与粘土预配料控制上。

这时将在线分析仪安装在石灰石和粘土混合破碎机出口后面的胶带输送机上。

如图三所示：
图三用于石灰石与粘土预配料的工艺流程
在一些场合，水泥厂采用了石灰石和粘土预配料方案。

而这一方案要求混合后的物料化学成分稳定，石灰石和粘土由各自的矿山运来，通过各自的卸车坑、
重型板式输送机，进入同一台破碎机，在线分析仪经过实时监测，分析处理，随时调整石灰石及粘土的喂料量，确保混合料的质量稳定。

总之，在线分析仪在水泥工业中使用后，我们看到，它可以优化生产流程，更加可靠地保证熟料质量，减少生产成本，已获得满意的效果。

而在线分析仪起最重要作用的最佳位臵是在生料调配站至生料磨之间的胶带输送机上。

只有个别大型水泥工厂，矿山勘探不可以提供各区域矿石准确化学成分时，才考虑在石灰石破碎机出口的胶带输送机上，通过加一台在线分析仪以控制石灰石化学成分，而一般情况只在原料调配站设臵一台在线分析仪即可。

技术部刘启元
2012.03.12。