一、BX型波長色散X熒光分析儀簡介 BX系列波長色散X熒光分析儀是北京邦鑫偉業(yè)技術開發(fā)有限公司在國家“九·五”攻關項目的基礎上，總結我國多年來研制X熒光分析儀的經驗和教訓，并吸收國際先進技術基礎上，深入進行產業(yè)化研發(fā)形成的高科技產品，各項技術性能指標均已達到國際同類產品先進水平。 X射線熒光光譜分析技術作為常規(guī)分析手段，開始于20世紀50年代；經歷了50多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經成為物質組成分析的必備方法之一。隨著分析方法和相關技術（特別是計算機技術和電子技術）的不斷發(fā)展和進步，目前X射線熒光光譜分析不僅成為地質、冶金、石油化工、半導體工業(yè)和醫(yī)藥衛(wèi)生等領域的重要分析手段，也是材料科學、生命科學、環(huán)境科學等普遍采用的一種快速、準確而又經濟的多元素分析方法；特別是在工業(yè)常規(guī)成份分析領域，X射線熒光光譜儀是國際上公認的占主導地位的分析儀器，廣泛應用于鋼鐵、冶金、建材、石油化工、地礦等材料工業(yè)；同時，X射線熒光光譜儀更是野外現(xiàn)場分析和過程控制分析等方面的首選儀器。 長期以來，適用于水泥生產企業(yè)使用的波長色散型X射線熒光分析儀全部依賴進口；昂貴的購買費用、備件費用、維護維修及技術服務費用使我國的水泥生產企業(yè)不堪重負；同時，8周以上的備件供貨周期給水泥廠的正常生產帶來了嚴重的影響。 BX系列波長色散X熒光分析儀的研制成功，徹底打破了國外儀器公司對此項技術的壟斷，為國內的廣大水泥生產企業(yè)提供了一種高性能價格比的過程控制解決方案，并且在技術支持和技術服務方面均優(yōu)于進口儀器，而相關費用則大大低于進口儀器。 二、項目內容以及項目實施的目的和意義 新型干法水泥生產技術是以懸浮預熱和預分解技術為核心，并把現(xiàn)代科學技術廣泛應用于水泥干法生產全過程，使水泥生產具有高效、優(yōu)質、節(jié)約資源、清潔生產、符合環(huán)境保護要求和工藝裝備大型化、生產控制自動化、實行科學管理的現(xiàn)代化水泥生產方法；其中，生料配料和熟料煅燒是整個生產過程的兩大核心環(huán)節(jié)。一般來說，在新型干法水泥生產技術中，為保證煅燒過程的穩(wěn)定，提高窯的熟料產量和質量，生料的均勻性（穩(wěn)定性）要求及各元素含量的控制要求遠比其他窯型要嚴格的多；大量的實踐經驗也證明，只有這樣才能夠充分發(fā)揮和體現(xiàn)新型干法水泥生產技術的先進性。 因此，在新型干法水泥生產線的工藝設計中，對原燃料中各種元素的控制指標提出了更高的要求： 1、控制原燃料的化學成份，避免有害物質進入。 由于生料中的R2O（K2O＋Na2O）、SO3－2、Cl－ 會對新型干法生產中的預熱器分解爐系統(tǒng)的結皮堵塞現(xiàn)象產生影響，所以在確定了原料的種類及配合比后，一定要隨時驗證生料中的有害成分是否符合要求，否則就應考慮改換原料或率值，或者是采取旁路放風措施以減少堿、硫、氯的循環(huán)富集對新型干法窯系統(tǒng)帶來的不良影響。 （1）氧化鎂（Mg O） 當熟料中含有少量Mg O時，能降低熟料的燒成溫度，增加液相數(shù)量，降低液相粘度，有利于熟料燒成；在硅酸鹽水泥中，Mg O與主要熟料礦物相化合的最大含量為2％（以質量計），超過該數(shù)量的部分就在熟料中呈游離狀態(tài)，從而導致已經硬化的凝固體內部發(fā)生體積膨脹而開裂。 （2）游離二氧化硅（f-SiO2） 燧石是原料中的有害雜質，燧石對設備的磨損嚴重，對窯磨操作均有不良影響。 （3）氯 氯在燒成系統(tǒng)中主要生成CaCl2或氯化堿，其揮發(fā)性特別高，在窯內幾乎全部再次揮發(fā)，在預熱器出口遇冷凝結，形成氯、堿循環(huán)富集，致使預熱器生料中氯化物的含量提高近百倍，引起預熱器結皮堵塞。為此，國際上生料中氯含量的通用的控制閾值≤0．015％。 （4）堿（K2O＋Na2O） 堿對水泥的生產的影響主要有兩方面：一是影響新型干法熟料燒成系統(tǒng)的正常生產；二是影響熟料的質量。煅燒含堿過高的生料，容易引起煙道、分解爐、預熱器中結皮堵塞；回轉窯內燒結溫度范圍縮小，熱工制度不穩(wěn)，飛砂嚴重，窯皮疏松，燒成帶襯料壽命縮短，致使熟料質量下降，嚴重時將無法正常生產。如果熟料含堿量過高，則其凝結時間將縮短，以致急凝，水泥標準稠度需水量增加，熟料中游離氧化鈣增高，安定性不良，抗折強度降低，并出現(xiàn)1天、3天的抗壓強度略有升高，而7天、28天的抗壓強度明顯下降的現(xiàn)象。 （5）硫 硫堿比是水泥煅燒過程一個重要的控制指標。如果SO2 含量有富裕，則往往容易引起預熱器結皮堵塞或窯內結圈；反之，如果堿含量有富裕，則會影響到預熱器的正常運轉。 2、控制原燃材料的各種成份的波動，加強原燃料的分析與配料，嚴格控制各種率值的波動范圍。 表1 某水泥廠原燃材料質量控制標準（化學成份分析相關部分） 表2 某水泥廠新型干法過程質量控制標準（化學成份分析相關部分） 綜上所述，為了滿足新型干法水泥生產工藝條件的要求，必須全部對生產過程中的原燃料的化學成分進行及時、準確的分析和控制，傳統(tǒng)的化學分析方法已經完全不能滿足生產過程的需要；目前眾多新型干法水泥廠為了達到良好的質量控制指標，大都配備了相應的多道X熒光分析儀。由于化學分析方法分析速度的限制，實際上，采用化學分析方法對于生產過程來說只有事后監(jiān)測的意義，而沒有控制意義，往往是當我們發(fā)現(xiàn)某個控制環(huán)節(jié)有問題時，已經造成了嚴重的后果，給工廠帶來了很大的損失。 以生料配料過程為例：化學分析方法對生料的全分析一般是一次/8小時（少數(shù)水泥生產企業(yè)采用一次/4小時，但分析人員勞動強度大、人數(shù)多、費用高），當配料出現(xiàn)問題時，一般要等到全分析結果出來以后才能發(fā)現(xiàn)，這時距離出問題的時刻可能已經好幾個小時了，即使是日產1000噸的水泥生產線，也會有上百噸的問題料出現(xiàn)，直接影響煅燒過程的穩(wěn)定性，特別對于使用連續(xù)式生料均化庫的生產線，這種情況導致的后果非常嚴重。而采用X熒光分析儀以后，我們可以每一個小時（如果需要，可以做到每半個小時）就提供一次生料全分析的準確數(shù)據(jù)，這樣可以隨時對配料過程、配料的目標值及相關的設備進行控制、調整和監(jiān)測，保證入窯生料成分的穩(wěn)定性，從而保證煅燒過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性。 采用X熒光分析儀的目的，就是充分利用X熒光分析儀快速準確的優(yōu)點，對各種原燃材料、生料、熟料、水泥進行全過程的跟蹤檢測，并針對不同的情況由DCS系統(tǒng)進行實時的調整，實現(xiàn)真正意義上的事前和事中控制；如果沒有X熒光分析儀提供的及時準確的物料中各元素的分析數(shù)據(jù)，DCS系統(tǒng)也無法充分發(fā)揮作用。因此，采用X熒光分析儀的真正意義在于：減少工藝事故，穩(wěn)定質量，提高產量；同時，X熒光分析儀的使用也有助于全面強化和提高水泥生產企業(yè)整體管理水平，并且可以大大減少分析人員編制，節(jié)省化學試劑費用。 表3 應用實例： X熒光分析儀在北京水泥廠的應用明細 1、從表中可以看出儀器分析結果的用途可分為三類： 1、直接用于生產控制：如出磨生料分析、出磨水泥中SO3分析、煤粉分析等。 2、用于生產過程監(jiān)控：如入窯生料分析、出磨水泥成分分析（監(jiān)控混合材摻加量）、出窯熟料等。可迅速發(fā)現(xiàn)有關工藝環(huán)節(jié)出現(xiàn)的差錯或設備故障情況。 3、用于質量管理：如出窯熟料分析、出廠水泥分析、原料分析等。 2、測量元素種類確定： 除SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO必須測量之外，需要與工廠的技術人員共同討論，根據(jù)原料和工藝上的具體情況，在MgO、SO3、K2O等元素中任意選擇兩種；如果石灰石中MgO含量不高時，應傾向于選擇測量SO3、K2O；如果石灰石中MgO含量較高，應確定MgO、SO3作為測量元素； 四、項目實施后經濟效益分析 水泥生產企業(yè)采用X熒光分析儀，它所產生的經濟效益決不是僅僅限于節(jié)省化學藥品、減少化驗室分析人員編制；更重要的，使用X熒光分析儀以后，可以在很大程度上減少工藝事故和質量事故的發(fā)生，大幅度提高工藝設備的正常運轉率，為提高產量、提高熟料強度標號提供保證；同時，提高熟料標號，就可以適當增加混合材的摻加量，直接降低水泥生產成本。因此，我們很難具體計算由此而產生的經濟效益；但可以肯定的是：X熒光分析儀作為水泥生產過程控制中一個核心的檢測手段，對水泥生產的全過程具有不可或缺的重要意義。 五、后續(xù)技術支持及技術服務 X熒光分析儀是一個涉及核物理學、光學、機械、電子學、自動化控制、計算機技術、分析化學、統(tǒng)計物理學等眾多科學領域的高科技產品；水泥生產企業(yè)作為最終用戶，不可能，也沒有必要全面細致的了解儀器的具體結構、復雜的維修技術等等，儀器生產商有責任、同時也必須為用戶提供及時、周到、全面的技術支持和技術服務。北京邦鑫偉業(yè)公司有多名技術人員來自中國建筑材料科學研究院，對水泥生產工藝過程有較為全面的了解；因此，不僅對于儀器本身，而且對于儀器在水泥生產過程中的實際應用也有深刻的認識；我們有能力根據(jù)每個水泥生產企業(yè)不同的原料和工藝條件，為水泥企業(yè)提供最佳的儀器配置方案和全面的技術支持。