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如何實(shí)現(xiàn)水泥的可持續(xù)生產(chǎn)及成本效益控制？
水泥的可持續(xù)和成本效益可一同實(shí)現(xiàn)
Cement can be sustainable and cost effective together
水泥是混凝土中的活性粘合劑，對(duì)現(xiàn)代生活至關(guān)重要。就全球消耗而言，水泥僅次于水，它關(guān)系著我們道路、城市、水壩、海防和風(fēng)電廠等基礎(chǔ)設(shè)施的持久耐用程度。然而，水泥生產(chǎn)CO2排放量也占全球的8%，如何降低碳排放，這也是改善環(huán)境的一個(gè)重要機(jī)會(huì)。
水泥生產(chǎn)脫碳是一個(gè)日益緊迫的環(huán)境目標(biāo)，同時(shí)也為提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性提供了機(jī)會(huì)。低能耗和水泥再循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的潛力可以提高其利潤。全球水泥和混凝土協(xié)會(huì) (GCCA) 已經(jīng)制定了到2050年實(shí)現(xiàn)混凝土碳中和的計(jì)劃。通過實(shí)現(xiàn)突破性的效率、可靠性和工廠利用率，并采用新技術(shù)，我們可以加速這一進(jìn)程。
碳中和的可持續(xù)解決方案
碳捕獲與封存是減少水泥生產(chǎn)對(duì)環(huán)境影響長期計(jì)劃中的關(guān)鍵要素。但通過循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的運(yùn)營變化，可以更容易取得短期和中期的勝利，并且潛在利潤豐厚。通過以下成本節(jié)約的機(jī)會(huì)，預(yù)計(jì)將大幅減少CO2排放：
代替燃料，用舊輪胎等廢料代替窯爐中的化石燃料
代替原料，如粉煤灰、高爐渣和飛灰等
熟料替代品或輔助性凝膠材料 (SCM)，如煅燒粘土、頁巖殘?jiān)?頁巖油和硅粉，以及粉煤灰和高爐渣
水泥制造商可以通過利用更便宜的替代燃料、原料和 SCM 來降低生產(chǎn)成本。然而，這些替代品的成功應(yīng)用需要了解和控制它們對(duì)水泥生產(chǎn)過程的影響。市場(chǎng)供應(yīng)商通過響應(yīng)式自動(dòng)化控制裝置測(cè)量等關(guān)鍵信息，并使用這些數(shù)據(jù)來推動(dòng)高效的散裝物料處理和混合。集成化、無縫通信和高度可靠是環(huán)保、高效的水泥生產(chǎn)的標(biāo)志。
賽默飛為水泥行業(yè)提供的成熟解決方案包括在線元素分析和專用水泥控制軟件。通過這兩項(xiàng)解決方案，水泥制造商能夠獲取并利用寶貴的成分信息，在生產(chǎn)成本效益較高的低碳水泥方面進(jìn)行有效競(jìng)爭(zhēng)。（見下圖1）
想了解更多信息，掃碼獲取
《水泥的可持續(xù)生產(chǎn)成本效益控制策略》
實(shí)現(xiàn)從采石場(chǎng)到窯爐的實(shí)時(shí)元素分析
Real-time elemental analysis from quarry to kiln
量化、控制水泥化學(xué)成分，以推進(jìn)水泥成分的穩(wěn)定控制
對(duì)水泥成分的穩(wěn)定控制保障了水泥的關(guān)鍵性能特征，如強(qiáng)度。這種控制從采石場(chǎng)開始，一直延伸到窯爐，直至熟料混合。它依賴于對(duì)原料和混合物成分的及時(shí)和準(zhǔn)確的過程控制。
瞬發(fā)γ中子活化分析(PGNAA)和脈沖快熱中子活化(PFTNA)是一種適用于水泥元素實(shí)時(shí)分析的過程控制技術(shù)。這些技術(shù)統(tǒng)稱為中子活化分析，通過捕獲和分析中子轟擊材料所釋放的二次或瞬發(fā)γ射線來確定元素組成。單個(gè)元素產(chǎn)生“指紋”，從而快速準(zhǔn)確的進(jìn)行成分分析。
對(duì)于水泥制造商來說，中子活化分析是一項(xiàng)具有特別吸引力的技術(shù)：
直接測(cè)量目標(biāo)關(guān)鍵化合物，包括Ca、Si、Al和Fe的氧化物以及其他重要元素，如MgO、Na2O、TiO2、K2O、SO3、Cr和Cl等；
可計(jì)算行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，例如石灰飽和系數(shù)（LSF）、飽和比、硅酸率和鋁率等。見圖2
中子活化分析的能力與實(shí)際需要相結(jié)合。PGNAA/PFTNA很容易在新系統(tǒng)或現(xiàn)有系統(tǒng)中以跨帶式在線分析儀的形式實(shí)施，進(jìn)行快速、高頻的在線分析。無需采樣，技術(shù)可靠，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
并非所有的中子活化分析技術(shù)都是一樣的
PGNAA/PFTNA在線分析儀主要在中子源類型/強(qiáng)度和探測(cè)器尺寸/質(zhì)量方面有所不同。這些差異會(huì)影響整個(gè)皮帶物料測(cè)量的一致性，并對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量、相關(guān)性和價(jià)值產(chǎn)生決定性影響。
多個(gè)和/或更強(qiáng)大的中子源提供更多的中子數(shù)
多個(gè)、較大和/或質(zhì)量更好的探測(cè)器提高了γ捕獲
關(guān)鍵點(diǎn)：中子源和探測(cè)器的規(guī)格和配置決定了分析儀性能，并直接影響最終測(cè)量結(jié)果。
Thermo Scientific™ CB Omni Agile™跨帶式分析儀是先進(jìn)的水泥生產(chǎn)中子活化分析解決方案之一。這種分析儀輕巧、緊湊且易于安裝，具有很強(qiáng)的靈活性，可在以下方面定制：
探測(cè)器數(shù)量：可在1到4個(gè)高效碘化鈉(NaI)探測(cè)器之間，根據(jù)速度、分辨率和穩(wěn)定性進(jìn)行選擇。
中子源：锎同位素(用于PGNAA 的 CF-252)或電子中子發(fā)生器(用于 PFTNA)；也可以根據(jù)需要選擇中子源。
配置：可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。
中子源數(shù)量：可根據(jù)需要進(jìn)行布置。
CB Omni Agile分析儀的靈活性使我們能夠?yàn)樗兴嘀圃焐烫峁┓闲枨蟮脑诰€元素分析儀
獲得實(shí)時(shí)分析回報(bào)
Get real-time analytics payback
1、采石場(chǎng)
有效管理庫存，延長采石場(chǎng)壽命
采石場(chǎng)的產(chǎn)量會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化。不同品味的原料被開采和耗盡，剝離物或廢料累積增多，從而加速礦山枯竭。因此，穩(wěn)定進(jìn)廠礦石的可變性，搭配低品位礦石，不僅可降低整個(gè)水泥生產(chǎn)過程波動(dòng)，且延長礦場(chǎng)壽命。
在線元素分析能夠精確控制庫存LSF
通過實(shí)時(shí)元素分析，相對(duì)于離線X射線熒光 (XRF)測(cè)量來說，它能更好的降低進(jìn)廠礦石 LSF的可變性（見圖3）。LSF是石灰與Si、Al和Fe氧化物的比例，也是水泥的性能重要指標(biāo)。
這種持續(xù)監(jiān)控和控制預(yù)混合原料的能力意味著：
延長的采石場(chǎng)壽命
降低了庫存間的波動(dòng)，可取消預(yù)均化堆場(chǎng)；降低庫存，提高了物資管理的成本效益。
2、窯爐
控制LSF，以經(jīng)濟(jì)高效的方式生產(chǎn)低碳水泥
原料混合優(yōu)化是調(diào)整窯爐進(jìn)料以控制水泥化學(xué)成分的另一個(gè)機(jī)會(huì)。
硅鋁質(zhì)，鐵質(zhì)校正材料的搭配，對(duì)于穩(wěn)定生產(chǎn)至關(guān)重要。在這一點(diǎn)上，可引入替代原料，如粉煤灰、高爐渣、催化劑細(xì)粉（化學(xué)廢料），飛灰等減少了對(duì)昂貴的校正材料的依賴，同時(shí)提高了可持續(xù)性。
在線元素分析可精確控制窯爐進(jìn)料的 LSF
實(shí)施在線PGNAA可以嚴(yán)格控制生料磨機(jī)進(jìn)料的LSF（見圖4）。如圖可見LSF可變性降低約50%。
能對(duì)窯爐進(jìn)料LSF進(jìn)行更嚴(yán)格的控制意味著：
更低、更穩(wěn)定的窯爐能耗
節(jié)省原料
更長的窯磚壽命
更多的可代替物料摻入
更穩(wěn)定的熟料質(zhì)量
構(gòu)建適合您的解決方案
Build the solution that works for you
我們提供構(gòu)建有效手動(dòng)和自動(dòng)控制解決方案所必需的軟件。這些利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)固有價(jià)值的解決方案包括：
以相關(guān)形式呈現(xiàn)元素分析，并實(shí)現(xiàn)預(yù)混合或原料混合優(yōu)化等水泥業(yè)務(wù)的SPC。
實(shí)現(xiàn)在線分析儀的在線校準(zhǔn)
利用這些解決方案，您可以提高水泥生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，并將成本降低。
選擇PREBOS或RAMOS軟件定制水泥廠控制方案
Thermo Scientific™預(yù)混合優(yōu)化軟件(PREBOS™)是一款庫存管理專用軟件。該軟件與跨帶式在線元素分析儀配合使用，以最大限度地減少庫存可變性。圖7顯示了PREBOS軟件自動(dòng)操縱四種不同材料的進(jìn)料速率，以構(gòu)建LSF為98的庫存。
原料優(yōu)化軟件(RAMOS)是用于優(yōu)化窯爐進(jìn)料的類似軟件。該軟件與跨帶式在線元素分析儀配合使用，控制窯爐進(jìn)料的混合比例，保持成分一致。圖8顯示了RAMOS軟件操縱四種不同材料的進(jìn)料速率，以實(shí)時(shí)控制原料混合成分(上方趨勢(shì)圖)；基于每小時(shí)XRF數(shù)據(jù)的控制見下方趨勢(shì)圖。RAMOS執(zhí)行更頻繁的變更，但使LSF處于更精準(zhǔn)的控制之下(注意y軸的差異)，將LSF標(biāo)準(zhǔn)偏差從5.1降低到 1.8。
PREBOS和RAMOS軟件在工廠連接方面非常靈活，且易于配置，能生成符合行業(yè)規(guī)范的圖表和趨勢(shì)圖。兩種軟件都可以無縫集成到整個(gè)工廠控制系統(tǒng)中，以提供關(guān)鍵的控制功能。兩種軟件都可以：
自動(dòng)控制多種原料的進(jìn)料速率
優(yōu)化混合質(zhì)量
確定目標(biāo)的優(yōu)先級(jí)，以最大限度地降低成本，同時(shí)滿足QC要求。
Thermo Scientific™ AccuLINK™ 軟件，用于自動(dòng)在線分析儀校準(zhǔn)
對(duì)于水泥生產(chǎn)，離線XRF分析仍然是QC的基準(zhǔn)。AccuLINK軟件通過不斷將在線數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果進(jìn)行比較，使在線元素分析儀盡可能接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室基準(zhǔn)。
它可生成用于數(shù)據(jù)比較的統(tǒng)計(jì)和圖形信息，以通過自動(dòng)校準(zhǔn)保持在線系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。AccuLINK軟件是一款強(qiáng)大的診斷工具，以最少的手動(dòng)輸入確保了實(shí)驗(yàn)室的準(zhǔn)確度，從而顯著提高LSF的一致性（如圖10）。
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