张伟 孙常安

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水泥元素在线分析仪的基本原理，重点介绍了在线分析仪在水泥厂的实际应用和针对现场实际情况的改进。

关键词：水泥生料自动配料;中子活化水泥元素在线分析仪原理;原材料

1 引言

水泥作为建筑工业的基础材料，随着时代的发展，广泛应用于海上、地下、深水、严寒、干热、腐蚀、辐射等多种环境下，为了满足在不同环境下的适应性，需要对水泥质量进行严格控制。为了使工作效率更高、质量更好，就需要一个安全、可靠、稳定的配料系统。随着中子活化水泥元素在线分析仪在水泥行业的深入应用和发展，在线分析仪中子活化技术也更加严密、稳定、高效，为水泥生料配料开启了新的发展道路，下面以华新迪庆现场使用的中子活化水泥元素在线分析仪為例，分析水泥元素在线分析仪在水泥生料配料中的应用。

2 分析仪工作原理

该仪器采用中子活化瞬发γ分析（PGNAA）技术，利用中子及高能γ的贯穿能力，能对大宗散装物料进行元素成分的在线检测，可一分钟得出测量结果，不需改动生产工艺，检测过程不需取样，对整个料流进行检测，检测结果代表性强。

3 分析仪的组成

测量装置（测量装置采用模块式框架结构，包含测量过程中增强中子轰击物料原子核的关键部件，同时对射线进行辐射防护，使装置周围剂量率达到辐射安全国家标准，保证工作人员的健康安全。）、中子源（采用锎252同位素，能够与物料发生中子俘获反应。） 探测器（安装在测量装置上部，用于采集物料被中子作用后发出的γ射线，探测器外包有射线抑制体和恒温部件使用探测器保持最佳工作状态。）、信号处理柜（包含能谱采集单元、温度控制器、信号转换模块，对探测器采集γ射线进行处理。）、主机（由硬件和软件组成，主要采集来自信号处理柜的数字信号，并对这些数字信号进行解析，计算出元素成分含量及相关的质量控制参数，通过PLC实现自动控制。）。

4 分析仪改进

分析仪在原有基础上进行了升级，将核心部件模拟能谱采集单元改为数字脉冲单元，大大提高了检测计数速率，测量更加精准。通讯方式由点对点的接线连接方式改为通过软件OPC通讯，控制主机到信号处理室数据传输采用光纤通讯方式。检测软件界面增加自动统计合格率功能、多种曲线切换功能，控制软件增加铁元素单独控制功能、单独控制氧化镁功能。

5 工艺情况

现场生产特种中热水泥和普通P.O425水泥两种。生产过程中，原材料波动大、物料断料、堵料十分严重，通过手工配料无法解决断料过程中造成的质量波动问题。生产中热水泥过程中需要严格控制水泥水化热，对氧化镁指标控制十分严格，如果生料中氧化镁不合格极容易造成水泥水化热不达标，影响水泥安定性，会对后期施工造成安全隐患。分析仪采用跨皮带安装方式，当物料经过分析仪测量装置时，分析仪对当前物料成分进行检测，根据程序设定要求，适当调整原材料皮带秤下料量使原料率值在设定值范围内。

6 标定调试

在线分析仪在现场应用期间，需要进行静态标定、动态标定两大基础调试步骤。静态标定过程中，需要用我公司根据现场原材料情况制作的标准样对在线分析仪静态检测数值进行初步校正，初步设置在线分析仪在现场情况下的基础参数。动态标定过程中，取每小时出磨生料综合样40组进行全分析化验，和在线分析仪检测数据对照，初步标定在线分析仪运行曲线。标定完成后，采集5组数据对分析仪曲线进行校正，并投入使用。在线分析仪运行期间，以全分析化验数据为准考核在线分析仪检测精度，以2018年8月12日到8月21日对照数据为例（考核数据见对照表1、2、3、4），设备使用期间在线分析仪检测元素精度满足国家检测标准，满足现场实际生产需求。

7 总结

在线分析仪投入后，取消人工取样、制样、化验过程，以在线分析仪为主进行自动配料，集检测、配料一体，大大减少了工作人员的工作量。分析仪自动配料相对于原手动配料KH合格率提高30%，大幅提升出磨生料稳定性、检测结果不受人工取样制样误差干扰、稳定窑况，减少了原煤使用量，大幅提高了资源利用率并为企业节约了生产成本。