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DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪在鞍钢矿业公司的应用

2019-06-17王力东苟强源张伟尹兆余

科技资讯 2019年7期
关键词:中子分析仪鞍山

王力东 苟强源 张伟 尹兆余

摘  要:采用DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪可以有效缩短调节配料时间,提高烧结矿的一级品率和碱度稳定率,为企业创造更多效益,稳定高炉炉况、提高高炉产量。瞬发伽马射线中子活化分析技术(PGNAA)由于其分析精度高、在线测量等众多技术优势,广泛用于建材、冶金等诸多领域。该文就其在鞍钢矿业公司东鞍山烧结厂的应用、原理、组成、取样标定过程及所带来的效益进行了梳理与讨论。

关键词:DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪  碱度仪  效益

中图分类号:TF046.4                              文献标识码:A                         文章编号:1672-3791(2019)03(a)-0069-02

1  总述

烧结矿为高炉生产的主要原料,它的质量及其变化对高炉的产品质量和经济效益都有决定性的影响。而烧结矿的质量,取决于许多因素。目前大多数的烧结矿采用人工取样、制样、荧光分析成分来指导配料,滞后时间严重,烧结矿的一级品率和碱度稳定率较低。

采用DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪可以有效缩短调节配料时间,提高烧结矿的一级品率和碱度稳定率,为企业创造更多效益,稳定高炉炉况,提高高炉产量。

2  分析仪工作原理

DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪采用瞬发γ射线中子活化分析(prompt gamma-ray neutron activation analysis,PGNAA)技术利用中子源产生的中子流轰击靶样品中各种元素的原子核,原子核发生辐射俘获、非弹性散射等反应,并在小于10~14s时间内退激释放出能量为2 keV~10MeV的γ射线2(如图1所示),通过探测器探测,根据各特征γ射线的能量和强度(峰面积)对元素进行在线定性和定量分析,从而准确地分析出混合料中全铁、钙、硅等元素。

3  分析仪主要部件组成及作用

DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪主要部件有测量装置、探测器、放射源、信号处理柜、UPS、主机和电缆等(如图2所示)。

分析仪主机安装在配料室或中央控制室,其他部件安装于现场,测量装置采用非接触式检测,模块化结构,跨皮带式安装,安装在制粒机之后进入烧结机之前混5#皮带料头,分析仪的放射源和探测器安装在测量装置内,分析仪测量装置前装有电子皮带秤,用以补偿不同料层厚度测得的元素含量,探测器通过混装电缆与信号处理柜相连,信号处理柜和皮带秤信号通常由光纤将信号送至配料室主机,主机通过内部处理、分析、计算出各种元素的含量、碱度和优化配比。

4  应用效果

传统烧结配料方式,配料师傅需等待烧结成品矿化验数据出来再做配比调整,而从配料室下配比到成品矿化验数据返回,需要数小时的等待,例如东鞍山烧结厂需要4h左右,混合料配比调整严重滞后,造成碱度指标波动大,一级品率和碱度稳定率相对来说较低,而DF-5704A中子活化烧结元素在线分析只需15min就可检测出碱度和全铁等元素数值,操作员可以及时修改混合料的配比,避免长时间的等待,东鞍山烧结厂原料铁粉、富矿、石灰石成分的不稳定,铁质原料为自产铁矿均化库为12万t,可以使用一周,在堆头堆尾处物料成分会存在较大波动,铁质原料波動会造成烧结混合料中SiO2的波动,从而引起碱度波动;东鞍山烧结厂没有石灰石均化库,每个产地石灰石一般9节车皮,每节车皮60t,每小时配料需80t左右,一产地能使用也就6h左右,石灰石每个产地的品位都不同,固石灰石品位有时会发生突然变化,造成碱度波动大,出现二级品甚至废品的出现,DF-5704A中子活化烧结元素在线分析有效地提高了产品的质量,成品矿的一级品率提高4.64%,为企业创造了直接效益,稳定了高炉的炉况,从而为高炉间接增加了效益。

5  效益分析

5.1 烧结厂直接效益

为企业提高直接经济效益,东鞍山烧结厂为鞍钢炼铁厂4#高炉提供烧结矿,其结算方式为一级品成品矿以660元/t,二级品成品矿以640元/t,东鞍山烧结厂内烧结机为360平烧结机台时产量420t/h,如每年生产时间为320d,以前一级品率为84.38%,目前提高到89.02%,一级品率提高4.64%,则一项每年为企业增加利润299万元。

年增利润=(一级品价格-二级品价格)×每小时产量×24h×年工作日×一级品率提高4.64%=(660-640)×420×24×320×4.64%=299万元

5.2 高炉间接效益

DF-5704A中子活化烧结元素在线分析对高炉生产的效益计算:配料控制的波动对高炉的影响很大,国内经验烧结矿稳定率提高10%,高炉产量提高1.5%1,东烧结厂稳定率提高3.97%,以鞍钢厂为例:4号高炉2580m3(利用系数2.32t/m3·d),焦比降低0.397%,焦比240kg/t。则通过降低碱度波动带来的效益包括:高炉增产效益+节焦效益,其中,高炉增产效益=增产百分比×高炉规模×利用系数×工作日×生铁单价,即:

1.5%×(3.97%/10%)×2580m3×2.32t/m3·d×360d× 2800元/t=3592.9402万元/年

6  结语

DF-5704A中子活化烧结元素在线分析对烧结配料的调节时间可以缩短至15min以内,避免传统人工配料调节的滞后,有效地减少烧结矿质量波动,提高了烧结矿一级品率率4.64%,烧结矿的质量与效益紧密相连,直接为烧结厂增加效益299万元/年。

烧结矿是炼铁的主要原料,烧结矿质量的好坏直接影响到烧结厂经济效益,烧结矿质量的稳定也会对高炉的产量产生影响,烧结矿碱度稳定率提高3.97%,提高高炉产量0.5955%,间接创造效益3592万元/年。

参考文献

[1] 郭晓影.提高烧结矿碱度稳定率的研究[D].东北大学,2009.

[2] 黑大千.PGNAA在线分析技术发展与现状[J].工业技术, 2014,4(63):67-68.

[3] 詹云杰.中子活化分析技术的应用分析研究[J].科学技术,2017(2):102-104.

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