DF-5701中子活化在线分析仪在矿山的应用

摘要：中子活化在线分析仪主要应用于水泥厂内生料配料过程控制与矿山进场原材料的检测。本文介绍了中子活化多元素分析仪的基本原理，重点介绍了在线分析仪的应用情况和所取得的效果。

关键词：矿山中子活化多元素分析仪应用

  一、引言

  石灰石作为水泥生产的主要原料，它的质量及其变化对水泥厂的产品质量和经济效益都有决定性的影响。而进厂石灰石的质量，取决于许多因素。目前绝大多数的石灰石矿山采用人工化验的方法分析原料化学成分来指导开采配矿，为了保证石灰石原料符合要求，只好大量剥离覆盖层，挑选高品质石灰石，至使石灰石矿利用率很低。

  采用中子活化水泥元素在线分析仪，可以很好的解决配矿中总挑选高品质石灰石，石灰石矿利用率低的问题。因为，中子活化水泥元素在线分析仪可以实时、连续检测入预均化堆场的石灰石成分，利用在线分析仪检测结果，调整高、低品质石灰石矿采点的搭配比例，从而实现矿山优化配矿，提高了低品质石灰石的利用率，延长了矿山的使用寿命。

  二、检测原理

  分析仪采用中子活化瞬发γ分析（PGNAA） 技术。慢化后的热中子照射水泥物料，物料中各元素原子核与中子发生热中子俘获反应，放射出不同能量的特征γ射线，通过检测特征γ射线的能量辨识物料中元素种类，通过检测特定能量γ射线的强度得出元素含量。

  在线中子活化分析仪安装在破碎机下的皮带上，每一分钟检测出原料的化学成分：钙、硅、铁、铝、镁。钾、钠等元素，计算机系统根据入磨对应批次的化学成分，计算出石灰石中含量的检测值，通过光纤通讯传送给计算机检测系统。

  三、水泥矿山质量控制中存在的问题及解决方法

  本文以河南省中国联合水泥集团某水泥厂为例。该水泥厂在使用在线分析仪前，矿山配矿是采用离线式分析石灰石成分来指导开采，在石灰石库顶上安装自动取样器，取样器取得大量的石灰石样品，将样品进行破碎、缩分后，采用化学分析化验，根据化学分析结果对矿山进行开采、车辆调度。这种配矿方式存在以下几点问题：

  1、化学分析频次低且分析结果滞后。通常化学分析对试样制备的要求较复杂，从取样、缩分、压制、成样，再进行化学分析，到分析出结果至少需要两个小时，即使在短期内完成配矿调整，但至少有两个小时上千吨的石灰石进入预均化堆场，这已造成质量波动，给工艺配矿增加很大难度。

  2、取样的代表性差。正常生产时，破碎机的台时产量在1100-1300t/h左右，两个小时至少要运输大概2000吨的物料，而皮带上的物料来自不同的爆孔，石灰石原料波动较大。生产时，一般自动取样器大概取到100kg左右的物料，而化验分析仅使用物料的极小部分，用极小部分的样品检测值，来反映整个物料的信息，代表性差。如果采用代表性不强的数据来指导配矿，会造成进入预均化堆场的石灰石品质较大的波动，从而也影响了水泥后续的生料配料质量。

  为了解决分析频次低、分析滞后及代表性问题，为了降低工艺调整难度，降低生产成本，用户经过多方调研，引进丹东东方测控技术股份有限公司中子活化水泥元素在线分析仪用在线分析仪。经过长时间的运行证实，在线分析仪检测数据准确可信，能够稳定运行，能够指导矿山配矿开采作业，降低了预均化要求，降低成本，提高了低品质石灰石的利用率，延长了矿山的使用寿命，提高了产品的合格率。

  四、矿山在线分析仪应用效果

  DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪安装在矿山石灰石破碎机后的输送皮带上，连续检测当前石灰石的质量，并将分析仪的数据反馈到矿山调度，根据预均化料堆石灰石质量控制指标和当前料堆的分析结果，指导矿区的调整，以满足料堆的要求，减少入厂石灰石的标准偏差。

  当在线分析仪安装在矿山石灰石破碎机后的输送皮带上，我们在现场进行长时间的精度检测，使用全分析化验与DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪检测的数据进行比较得知，其测量精度完全达到厂家要求。以2016年3月25日至3月27日的生产统计数据为例，见列表1、2：

  通过上面数据对比表明：在线分析仪检测数据与化验室全分析数据具有很好的一致性。在线分析仪运行稳定，效果理想。

  该在线分析仪自投入使用后，现场采矿、配矿工程师根据在线分析仪检测数据及时调配采矿点及车辆的调配，废料的合理搭配，既保证了进场原材料的质量，又减少矿山废料的排放，减少了工作人员的工作强度，取消了矿山取样化验工作，降低了实验室成本。经过一个多月的稳定运行，该现场的矿山氧化钙控制指标从46%提高到47%，保证了进场原材料的质量，生料配料石灰石配比从92%下降到89%左右。

  在后续的生料配料控制过程当中，因为可以实时检测石灰石品位，根据石灰石品位的变化来实时调整石灰石配比，保证了生料配料控制过程中原料成分稳定，减少了波动，将低品位石灰石利用最大化，降低了生产成本。

  五、 总结

  DF-5701在线分析仪在该水泥厂的成功使用，不仅降低了人工取样化验工作量，而且提高了企业自动化水平。在线分析仪在使用过程中解决了分析频次低、分析滞后及代表性差的问题，通过进行石灰石优化配矿，进一步增加对低品位矿石的利用率，从而降低了工艺调整难度，降低生产成本，降低剥采费用，实现了合理搭配废料，延长矿山使用年限。

  DF-5701中子活化水泥元素矿山检测在线分析仪的成功投运，提高了企业生产、质量管理水平，能够充分挖掘企业潜力，提高企业市场竞争力，为企业带来巨大的经济效益。

  参考文献

  [1]中子活化多元素分析仪使用手册。2009年2月5日.

  [2]中子活化多元素分析仪说明书第三代。2014年12月.