我國水泥業(yè)物料成份分析儀器的現(xiàn)狀與發(fā)展

水泥生產(chǎn)是固態(tài)物料的熱化學(xué)反應(yīng)過程，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制物料細(xì)度、成份、均勻性及降低有害物料的混入量，所以對各工序物料的成份進(jìn)行測定非常重要。

質(zhì)量控制是為產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到要求所采取的技術(shù)作業(yè)和活動(dòng)。

水泥生產(chǎn)質(zhì)量控制對象主要包括：原材料、燃料、生料、熟料和出磨水泥及出廠水泥等。水泥生產(chǎn)質(zhì)量控制要以配料為綱，努力提高熟料質(zhì)量，確保出廠水泥符合國家標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定。

1.我國水泥工業(yè)物料成份分析儀器的發(fā)展概況

70年代以前水泥的主要生產(chǎn)方式是濕法，料漿的物料成分很均勻，容易控制，調(diào)庫、倒庫的時(shí)間長，用傳統(tǒng)的化學(xué)分析法就能夠很好的控制入窯生料成分。

70年代以后，各國水泥工業(yè)的生產(chǎn)方式以新型干法窯外分解窯為主，我國地方水泥則大力發(fā)展機(jī)立窯，其生料均為干粉狀態(tài)，生料成分及均勻性都難于控制。特別在新型干法水泥生產(chǎn)線中，窯、磨等主機(jī)產(chǎn)量大，時(shí)效性強(qiáng)，而且每個(gè)工序都要控制物料成份。傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法只能每天做一次生料全分析，每小時(shí)生料成份控制僅能用鈣鐵滴定值控制，完全不能滿足現(xiàn)代化、大規(guī)模水泥生產(chǎn)對質(zhì)量控制的需要，必須以快速、準(zhǔn)確的儀器分析來代替化學(xué)分析。

國內(nèi)為解決物料儀器分析問題，早在60年代中國建材研究院與上海躍進(jìn)儀器廠合作研制出Ｘ射線熒光分析儀，70年代日本展覽會(huì)上有一臺(tái)同位素在線鈣量儀，被國家建材總局收購并以此為樣機(jī)，由中國建材研究院、合肥水泥研究院和琉璃河水泥廠聯(lián)合研制在線鈣鐵分析儀和生料配料控制系統(tǒng)，并一直在琉璃河水泥廠使用。80年代中國建材研究院在原在線鈣鐵分析儀的基礎(chǔ)上又研制出同位素離線鈣鐵分析儀和同位素多元素分析儀，目前國內(nèi)已有好幾家企業(yè)生產(chǎn)這類儀器并在水泥廠廣泛應(yīng)用，進(jìn)行生料成分控制和率值控制。

2.我國水泥工業(yè)物料成份儀器分析的現(xiàn)狀

目前1000t/d以上的水泥生產(chǎn)線均有以Ｘ射線熒光分析儀為主體的生料質(zhì)量控制系統(tǒng)（QCX），過去大多數(shù)是配備菲利浦和日本的分析儀。90年代出現(xiàn)Ｘ射線能譜儀，最近一段時(shí)期已有部分國產(chǎn)的多元素分析儀獲得應(yīng)用。我國水泥工業(yè)應(yīng)用的物料成份分析儀器有：

(1)X射線熒光分析儀：適用于大中型水泥廠，均為進(jìn)口儀器；

(2)X射線熒光能譜儀：適用于所有水泥廠，用于率值控制；

(3)同位素多元素分析儀：主要用于中型和機(jī)立窯水泥廠，用于率值控制；

(4)同位素在線、離線鈣鐵分析儀：主要用于生料成分控制，其中離線分析儀在機(jī)立窯水泥廠應(yīng)用比較廣泛；

(5)在線中子活化分析儀：可以在線分析塊、粉狀物料，宜于前饋控制，可降低均化庫和預(yù)均化庫的投資。華新水泥公司已引進(jìn)一套，即將投入運(yùn)行；

(6)自動(dòng)化學(xué)分析儀。

就生料質(zhì)量控制而言，我國配料成分要求控制三個(gè)率值（KH、SM、IM），所以至少要測量生料中的Ca、Fe、Si、AL及燒失量，降低有害成分（K、Na、CL、S、Mg）的混入量，需用多道熒光分析儀。過去分析儀器均需引進(jìn)國外產(chǎn)品，價(jià)格高，除新建和技術(shù)改造的大、中型水泥廠應(yīng)用這種大型分析儀器外，其他水泥廠均用每天一次化學(xué)全分析和每小時(shí)一次鈣鐵分析生料成分控制方法。其中又有利用離線鈣鐵儀的成分控制和化學(xué)滴定法僅控制入磨物料的重量控制方法，這類方法雖然不能完全滿足生料質(zhì)量控制的需要，但限于條件也僅能如此，它是目前通用的控制方法。

3.大力促進(jìn)分析儀器的國產(chǎn)化

物料成分用儀器分析代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)分析方法來進(jìn)行生產(chǎn)控制，已被國內(nèi)外的水泥企業(yè)實(shí)踐證明是有效的，已成為現(xiàn)代水泥生產(chǎn)線的必備設(shè)備。它的優(yōu)越性為分析速度快、分析精度高、穩(wěn)定性好、自動(dòng)化程度高、不受人為因素的干擾、無化學(xué)試劑對人的危害、減少化學(xué)試劑的損耗、減少操作分析人員、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等。但大型分析儀器均需進(jìn)口，價(jià)格高、備配件既貴又供應(yīng)不及時(shí)、使用條件要求高、培訓(xùn)費(fèi)高等。雖然有些大公司在國內(nèi)設(shè)有維修部門，但費(fèi)用高，而且國外儀器更新快，不少備件過一段時(shí)間就難于供應(yīng)，也不適合我國國情。

為了大力推廣儀器分析技術(shù)，提高熟料和水泥質(zhì)量，以及降低水泥生產(chǎn)線的投資，國家科委組織了物料成分分析儀器的國產(chǎn)化的研究開發(fā)項(xiàng)目（Ｘ射線熒光光譜分析儀），其樣機(jī)和商品化尚需一段時(shí)間。目前我國一些合資公司已有利用國外的元器件組裝、國內(nèi)配套測試、控制軟件的熒光分析儀，也有利用同位素的多元素分析儀進(jìn)行物料成份的分析、控制水泥質(zhì)量，已取得較好的效果。

國產(chǎn)化儀器在滿足分析精度、穩(wěn)定性與可靠性的前提下，其價(jià)格優(yōu)勢明顯，一般為進(jìn)口儀器的一半，有的甚至更低，備配件易保證，維修、培訓(xùn)方便，其設(shè)計(jì)使用條件也都盡量考慮了結(jié)合國情。物料成分分析儀器的市場是很大的，雖然2000t/d以上的已投產(chǎn)的30余條線大部分都配有進(jìn)口的分析儀，但許多100t/d的干法生產(chǎn)線和以前建設(shè)的干法水泥生產(chǎn)線，大多數(shù)尚未配置分析儀器，這些廠將陸續(xù)進(jìn)行技術(shù)改造，其中一項(xiàng)重要內(nèi)容就是建立以分析儀器為主的生料質(zhì)量控制系統(tǒng)；已經(jīng)有分析儀器的企業(yè)為保證生產(chǎn)都有增加備用儀器的需要；不少大型機(jī)立窯企業(yè)為提高產(chǎn)品質(zhì)量，也是需要配置成份分析儀的。可見大力促進(jìn)物料成份分析儀器的國產(chǎn)化已勢在必行。

4.對國產(chǎn)化分析儀器的建議

水泥生產(chǎn)過程是連續(xù)化大生產(chǎn)，所以對在生產(chǎn)線上應(yīng)用的所有設(shè)備首要的要求是穩(wěn)定、可靠，否則將影響生產(chǎn)，造成很大損失，如一條4000t/d的水泥生產(chǎn)線停產(chǎn)一天的損失至少120萬元（300元／t熟料計(jì)），每小時(shí)就損失5萬元。物料成份分析儀的使用需要有配套的其他設(shè)備。因此儀器供應(yīng)廠商應(yīng)能配套供應(yīng)，大致包括：

(1)自動(dòng)連續(xù)取樣器：適用螺旋輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、空氣斜槽、溜子等設(shè)備設(shè)施和塊狀、粉狀物料；

(2)制樣設(shè)備：包括物料的粉磨、壓片、制片；

(3)樣品的輸送設(shè)備；

(4)生料質(zhì)量控制系統(tǒng)：包括物料喂料計(jì)量設(shè)備、控制計(jì)算機(jī)、通訊和應(yīng)用軟件。

由于我國地域廣闊，各地原料不同，所以會(huì)有多種配料方案，根據(jù)均化條件又有不同的控制方案才能滿足生產(chǎn)的要求。磨機(jī)又具有長時(shí)滯、時(shí)變特性，采用常規(guī)的調(diào)節(jié)方法不能滿足要求。因此，需要用近代控制理論編制軟件。

國家水泥標(biāo)準(zhǔn)中尚無儀器分析方法的標(biāo)準(zhǔn)。儀器分析方法不同于化學(xué)分析方法，它是一種對比方法，又受物料晶體結(jié)構(gòu)的影響，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)試樣等，所以為了企業(yè)的應(yīng)用和儀器的國產(chǎn)化均需要制定相應(yīng)儀器分析方法標(biāo)準(zhǔn)。