CN101671044A

CN101671044A - Pgnaa元素在线分析仪在氧化铝生产中的应用

Info

Publication number: CN101671044A
Application number: CN200910093964A
Authority: CN
Inventors: 马海军; 冯雨田
Original assignee: HANGZHOU JINJIANG GROUP CO Ltd
Current assignee: KAIMAN ALUMINUM (SANMENXIA) Co.,Ltd.
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: CN101671044B

Abstract

本发明提出了基于PGNAA技术的元素在线分析仪在氧化铝生产中的应用。将所述元素在线分析仪以跨带式结构安装在皮带输送机上，用于实时检测原料成分，进而实现原料品质的评定，原料的分类以及原料的配料。本发明改进目前氧化铝工厂原料质检、配矿工艺，实现检测数据准确、可靠、实时传输，从而简化控制流程，提高了控制精度，而且能够有效防止质检人员的作弊行为，减少损失。

Description

PGNAA元素在线分析仪在氧化铝生产中的应用

技术领域

本发明涉及一种氧化铝生产中铝土矿成分的在线检测和控制的方法，具体的说，涉及基于PGNAA技术的元素在线分析仪在在线检测和控制铝土矿成分中的应用。

背景技术

在建材、冶金、化工、电力等行业，众多涉及矿物加工和处理的工厂，生产合格的产品以及高效率的组织生产，必须依赖于主要原材料化学成分的控制和工艺配方的准确实现，因此各种各样的取样、检测、分析、控制设备及方法被广泛应用于原料的进厂验收，不同品质原料的搭配和均化，入炉、入磨、入反应器等处的配料控制。

传统的检测和控制手段大多数依赖于人工离线取样、分析，数据反馈滞后，对波动幅度大的工况指导意义不强，以下举例说明目前工业中采用的检测控制方法及其存在的问题。

1、进厂煤和散装矿石验收：普遍采用人工取样或机械取样，取样后由质检人员进行破碎、制样，制备好样品送化验室化验，化验采用手工或简单仪器分析，分析结果报出，指导配矿和进行结算。存在的主要问题是工作量大，样品代表性差，矿主与现场质检人员非常容易作弊，给工厂不可估量的损失。

2、水泥厂配料：水泥厂入窑生料要控制三个率值(石灰饱和系数、硅率、铝率)，目前新型干法水泥厂主要采用以实验室X-荧光分析仪为核心的质量控制系统，这种控制方案一般与生料均化库结合，才能达到干法生产的入窑生料稳定、均齐。但是，X-荧光分析仪对试样制备的要求较复杂，从取样、缩分、压制成样再进行X-荧光分析，到分析出结果至少需要30min，也就是测定结果比实际滞后30min，再加上磨机的纯滞后时间，因此控制周期一般定为1小时左右，因此用X-荧光分析仪不可能真正做到在线实时控制，控制效果较差，使生料形成不均匀料层；其次因为X-荧光分析只能测定试样表面层生料的化学成分，试样代表性差，取样、制样过程的代表性难以保证。

近年来一种基于PGNAA技术的元素在线分析仪逐渐成熟，能够应用于工业领域，其中美国热电公司已将此技术和仪器成熟应用于大火电煤质检测、水泥厂生料配料，国内相关专利“200610039603.8基于脉冲快热中子瞬发伽马射线分析技术的水泥物料成分在线检测系统”和“200710190038.X散射式矿石成分实时在线检测装置”系统描述了该类仪器的原理和配置。

本发明基于上述缺点，提出基于PGNAA技术的元素在线分析仪在氧化铝生产中在线检测和控制铝土矿成分的应用。

发明内容

本发明的目的是提供基于PGNAA技术的元素在线分析仪在氧化铝生产中的应用。

本发明提供了一种基于PGNAA技术的元素在线分析仪在氧化铝生产中的应用。

所述应用是将所述元素在线分析仪用于对原料成分进行在线检测。

其中，对氧化铝的生产来说，原料主要有铝土矿和煤炭等，所述应用为在线检测铝土矿成分。

所述铝土矿成分主要有Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂、CaO和S等。

所述应用是通过对原料成分进行在线检测，对原料品质进行评定。

所述应用是将所述元素在线分析仪用于对原料成分进行在线检测，并对原料进行分类，和/或根据检测结果，对原料进行配料。

所述元素在线分析仪可以跨带式结构安装于皮带输送机的传送带上，可以水平安装也可以倾斜安装，倾斜安装时，元素在线分析仪与水平方向的角度不超过35度。具体的安装形式见图1。

对于原料的分类和配料，本发明特别提出了一种系统，包括：

卸矿仓：下部开口，用于装载原料；

输送皮带机I：位于卸料仓下方，用于输送来自卸矿仓的原料；

元素分析仪I：以跨带式结构安装于输送皮带机I的传送带上，用于检测其上传送的原料的成分，并将检测结果传送到数据处理器I；

数据处理器I：收集元素分析仪I的检测结果，并将检测结果与预设的成分含量相比较，得到比较结果；

分料器：其进料口位于输送皮带机I的传送带的末端，其出料口通向储矿仓并能够在不同的储矿仓之间变换，依据数据处理器I的结果，将原料分类到不同的储矿仓；

储矿仓：收集分料器的出料，存储成分含量相近的原料。

所述系统还包括：

定量给料机I：位于卸矿仓下方，用于确定输送皮带机I上的原料量；根据数据处理器I的结果，控制输送皮带机I上的原料量。

另外，所述系统还包括：

输送皮带机II：位于储矿仓下方，用于输送来自储矿仓的原料；

元素分析仪II：以跨带式结构安装于输送皮带机II的传送带上，用于检测其上传送的原料的成分，并将检测结果传送到数据处理器II；

数据处理器II：收集元素分析仪II的检测结果，根据检测结果和预设的原料成分配比，计算出原料配比；

定量给料机II：位于储矿仓下方，用于确定输送皮带机II上的原料量；根据数据处理器II的结果，控制输送皮带机II上的原料量。

由于中子感生瞬发γ射线技术(简称PGNAA)是通过快热中子流轰击物料中元素的原子核，与中子发生反应的原子核在极短时间内发射γ射线，然后接收γ射线，获得元素种类和含量等信息，γ射线的穿透力极强，因此，采用PGNAA技术元素在线分析仪，物料粒度和料层厚度对分析结果的精度影响不大，结果准确可靠。

本发明利用PGNAA技术元素在线分析仪，可改进目前氧化铝工厂原料质检、配矿工艺，实现检测数据准确、可靠、实时传输，从而简化控制流程，提高了控制精度，更重要的是有效防止质检人员的作弊行为，减少损失。

本发明带来的显著效果是：

1、取消取样环节，大批量的铝土矿以皮带输送的方式通过在线元素分析仪，在一条皮带上同时实现输送、检测和质量验收；

2、元素在线分析仪的运行无需人工操作，并且在铝土矿通过1分钟后，即可给出分析结果。

3、皮带输送机上通过物料粒度和料层厚度对分析结果的精度影响不大；

4、可以对进厂原燃料做到全部通过式验收，彻底消除人为作弊的可能性，同时减少质检人员的劳动强度；

5、根据不同品位的矿石按比例进行配矿，使入磨矿石A/S波动大幅减小，提高溶出RP的合格率，减少溶出工序因RP波动造成的产量损失。

附图说明

图1为PGNAA技术元素在线分析仪在皮带输送机上的跨带式结构示意图；

图2为实施例1的PGNAA技术元素在线分析仪在原料品质检测方面的应用示意图；

图3为实施例2的PGNAA技术元素在线分析仪在原料配料方面的应用示意图；

其中，1、皮带输送机I；2、元素分析仪I；3、卸料仓；4、定量给料机I；5、分料器；6、储矿仓；7、定量给料机II；8、皮带输送机II；9、元素分析仪II。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1用于进厂铝土矿的质量检验

流程见附图2，进厂铝土矿根据不同供应商分别卸至1#～3#卸矿仓3内，卸矿仓3的容量为150t～200t，仓满后启动皮带输送机I 1和仓下定量给料机I 4，物料通过元素分析仪I 2后瞬间完成化学成分的分析，并将分析结果(含瞬时值和累积平均值)通过网络传送给质检人员和相关方。

如果需要测定水分，还可以在皮带输送机I 1上安装一台非接触式水分检测仪，同时为了保证元素分析仪检验的精度，皮带秤的精度控制在±0.25％以下，并定期按照分析仪使用规程进行校验和标定。

按照美国热电公司给开曼公司提供的CB-Omni元素分析仪的保证值，对铝土矿检测可以达到的实验室规定的误差范围，完全可以满足工厂铝土矿的质量验收需要。

表1是试验室实际利用PGNAA在线元素分析仪进行铝土矿含量测试的精度：

表1PGNAA在线元素分析仪检测铝上矿原料的精度

	试样成分范围％	国标要求误差％	仪器分析误差％
	试样成分范围％	国标要求误差％	仪器分析误差％	Al₂O₃	60～70	≤0.7	0.29
SiO₂	10～15	≤0.4	0.32	Al₂O₃	60～70	≤0.7	0.29
SiO₂	10～15	≤0.4	0.32	Fe₂O₃	5～10	≤0.2	0.12
CaO	0.5～1	≤0.06	0.2	Fe₂O₃	5～10	≤0.2	0.12
CaO	0.5～1	≤0.06	0.2	S	0.1～0.5	≤0.08	0.041

显然，仅CaO测量误差略为超标，但这对铝土矿质量控制影响不大，重要指标的测试精度能够满足要求，适合长期应用。

实施例2用于铝土矿和原煤的精确配矿

对铝土矿原料进行高低品质分类，工艺流程如图3所示，包括：

卸矿仓3共有3个，分别为1#，2#和3#卸矿仓；

定量给料机I 4：位于卸矿仓3下方，用于确定输送皮带机I 1上的原料量；根据数据处理器I的结果，控制输送皮带机I 1上的原料量。

输送皮带机I 1：位于卸料仓3下方，用于输送来自卸矿仓3的原料；

元素分析仪I 2：以跨带式结构平行于水平面安装于输送皮带机I 1的传送带的上方，用于检测其上传送的铝土矿原料的成分，并将检测结果传送到数据处理器I；

数据处理器I(位于后台，未示出)：收集元素分析仪I 2的检测结果，并将检测结果与预设的成分含量相比较，得到比较结果；

分料器5：其进料口位于输送皮带机I 1的传送带的末端，其出料口通向储矿仓6并能够在不同的储矿仓6之间变换，依据数据处理器I的结果，将原料分类到不同的储矿仓6；

储矿仓6有2个，分别为1#高品质储矿仓和2#低品质储矿仓，分别收集不同品质的铝土矿原料。

另外，还可以利用图3所示的系统进一步进行配料，先对煤炭的成分进行检测，当然也可以考虑进一步将煤炭根据品质分类。

为实现配料，如图3所示，所述系统还包括：

输送皮带机II 8：位于储矿仓6下方，用于输送来自储矿仓6的原料；

元素分析仪II 9：以跨带式结构(如图1所示)安装于输送皮带机II 8的传送带上，用于检测其上传送的原料的成分，并将检测结果传送到数据处理器II(位于后台，未示出)；

数据处理器II：收集元素分析仪II 9的检测结果，根据检测结果和预设的原料成分配比，计算出原料配比；

定量给料机II 7：位于储矿仓6下方，用于确定输送皮带机II 8上的原料量；根据数据处理器II的结果，控制输送皮带机II 8上的原料量。

流程见图3，进厂铝土矿分别卸至1#～3#卸矿仓3内，卸矿仓3的容量在150t～200t即可，卸矿仓3仓满后启动输送皮带机I 1和仓下定量给料机I 4，物料通过元素分析仪I 2后瞬间完成化学成分的分析，并将分析结果(含瞬时值和累积平均值)通过网络传送至计算机控制系统，控制系统按照设定主要成分范围将物料分别卸入对应的1#、2#储矿仓6，实现高低品位矿自动分仓，具体实施必须在输送皮带机I 1的卸料处安装自动分料器5。

高低品位矿石分仓后，再经过仓下定量给料机II 7将物料送至皮带输送机II 8，并且在皮带输送机II 8上安装元素分析仪II 9，通过元素分析仪II 9对物料进行在线分析，结果同样传送至计算机控制系统，控制系统比较物料主成分与设定值的差值，实时对高低品位矿仓来料通过定量给料机下料量进行调节，最终实现皮带输送机II 8出料主成分在控制范围内，保证入磨A/S或入炉煤热值平稳可控。

本实施例的方案完全可以实现实施例1中的方案的功能。因此氧化铝生产企业完全可以按照本实施例的方案设计，实现原料的实时检测、分类和配料。本方案实施后，可以使入磨铝土矿A/S波动控制在＜±0.1。

该方案还可以弱化或取消原料均化堆场(库)，保证入磨(炉)原燃料成分稳定的前提下，大幅降低物料搬运储存费用。

另外，为保证皮带输送机II 8上物料均匀和均一性，还可以通过在1#、2#储矿仓6建立仓位信号，建立与矿山或供矿单位的联系，保证所需要的不同品位矿石能够及时补充。

Claims

1、基于PGNAA技术的元素在线分析仪在氧化铝生产中的应用。

2、如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述元素在线分析仪用于对原料成分进行在线检测。

3、如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述原料为铝土矿或煤炭。

4、如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述铝土矿成分主要有Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂、CaO和S。

5、如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述元素在线分析仪用于对原料成分进行在线检测，并对原料品质进行评定。

6、如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述元素在线分析仪用于对原料成分进行在线检测，并对原料进行分类，和/或或进行配料。

7、如权利要求2-6所述的应用，其特征在于，所述元素在线分析仪以跨带式结构安装于氧化铝生产线的皮带输送机上，所述元素在线分析仪与水平方向的角度不超过35度。

8、一种实现如权利要求1所述的应用的系统，其特征在于，包括：

卸矿仓：下部开口，用于装载原料；

储矿仓：收集分料器的出料，存储成分含量相近的原料。

9、如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

10、如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：