石灰石生料配料中使用在线分析仪的效果分析

贾书伟，常剑廷，张敬伟

(乌兰察布中联水泥有限公司，内蒙古 乌兰察布 012400)

当代，资源问题已成为制约经济发展的重要问题，水泥厂作为依靠石灰石矿山资源进行生产经营的企业，矿山资源综合利用及“绿色矿山”理念在行业内已基本达成共识。实际生产中，随着矿山劣质石灰石的大量搭配使用，石灰石预均化料堆品位极差逐步增大，严重影响出磨生料的稳定性，造成了较大的熟料质量波动。

1 现状

乌兰察布中联水泥有限公司2018年11月份台产800t/h商品石灰石生产线开始运行，产品主要为40mm～80mm、20mm～40mm两种粒径石灰石，客户为周边生产电石、白灰等企业，对石灰石品位要求较高，质量指标为：CaO≥51.0%，MgO:≤1.0%。

为保证矿山资源综合利用，石灰石布料主要使用商品石灰石筛下料搭配矿山劣质石灰石，石灰石预均化料堆质量波动偏大，导致了出磨生料化学成分波动大。同时，由于出磨生料采取人工取样，分析数据滞后，严重制约了熟料质量稳定及产量提升。

为彻底解决熟料生产问题，乌兰察布中联水泥有限公司于2020年5月份引入生料在线分析仪，笔者主要对在线分析仪使用前后生料、熟料率值波动情况进行对比，对在线分析仪的使用效果进行分析。

2 在线分析仪简介

在线元素分析仪是跨皮带式在线检测设备，用于生料配料过程中成分含量的在线检测。设备采用中子活化瞬发γ分析技术，慢化后的热中子照射物料，放射出不同能量的特征γ射线，通过检测特征γ射线的能量及强度辨识物料中元素种类及含量。

图1 在线分析仪系统

无须取样，无须接触皮带及物料，每分钟可精确分析出各成分含量并计算出相关的质量控制参数，自动计算并输出一个优化配方，发送到现场DCS控制系统，从而对生产过程进行实时有效的控制。

3 使用情况

3.1 出磨生料

①使用在线分析仪后，出磨生料KH合格率提高31.9%，KH标准偏差降低54.0%，出磨生料稳定性改善明显。②出磨生料SM、AM合格率及其标准偏差改善相对较小，原因分析：随着石灰石料堆劣质石灰石搭配量增加，部分时间铝质校正料、铁质校正料停用，硅率、铝率仍无法满足指标要求；石灰石出现仓底料时，入磨石灰石品位变化频繁，在线分析仪自动配料时优先保证KH合格，铝质校正料的用量增加幅度较大(用量由2%～5%增至7%～10%)，导致硅率、铝率偏离指标。

表1 生料三率值

3.2 出磨生料率值曲线对比

以下数据均采用分析仪投入使用前、后各200组数据。

图2 出磨生料KH曲线

图3 出磨生料SM曲线

图4 出磨生料AM曲线

3.3 出窑

使用在线分析仪后，熟料率值波动范围明显减小。

表2 熟料三率值

3.4 出窑熟料率值曲线对比

4 效果结论

①使用在线分析仪后，出磨生料KH合格率提高31.9%，KH标准偏差降低54.0%，出磨生料稳定性改善明显，彻底避免了出磨生料KH跑“高低点”现象。②在线分析仪的工作周期为：检测数据1次/min、调整生料配比1次/2min，检测调整及时有效，石灰石出现倒堆料头料尾、仓底离析、定点布料等特殊情况下，出磨生料率值仍可满足指标要求。③使用在线分析仪，熟料率值波动较小，生产中可根据实际情况随时调整率值控制范围，总结最佳配料方案，切实为窑系统提产、提质创造条件。④乌兰察布中联水泥有限公司铝质校正料使用磁铁尾矿(Al2O3含量13%、Fe2O3含量14%)，实际配料中磁铁尾矿用量增加，AM反而降低。在线分析仪自动配料过程中，为提高AM，不断增加铝质校正料用量，导致AM偏离指标，后采取人工限制铝质校正料配料比例上限的措施，保证了AM率值可控。⑤使用在线分析仪，必须保证生料磨投料量稳定。入磨皮带频率变化较大时，在线分析仪测定数据显示正常，实际数据严重偏离指标，因此，正常生产下应严格要求各配料秤下料稳定，坚决杜绝“飞秤”现象。⑥在线分析仪的动态曲线校准是根据荧光仪分析数据建立的，使用过程中需定期根据生料的荧光检验数据、熟料率值变化趋势对在线分析仪进行误差校准。⑦矿山石灰石质量稳定、石灰石布料极差较小，出磨生料KH标准偏差≤0.03、生料均化库均化效果较好(均化系数H>4.0)的情况下，使用在线分析仪质量控制提升效果一般。

图5 出窑熟料KH曲线

图6 出窑熟料SM曲线

图7 出窑熟料AM曲线