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如何實現(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現(xiàn)
Cement can be sustainable and cost effective together
水泥是混凝土中的活性粘合劑，對現(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)境的一個重要機(jī)會。
水泥生產(chǎn)脫碳是一個日益緊迫的環(huán)境目標(biāo)，同時也為提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性提供了機(jī)會。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 (GCCA) 已經(jīng)制定了到2050年實現(xiàn)混凝土碳中和的計劃。通過實現(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)對環(huán)境影響長期計劃中的關(guān)鍵要素。但通過循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的運營變化，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，預(yù)計將大幅減少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、頁巖殘渣/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水泥生產(chǎn)過程的影響。市場供應(yīng)商通過響應(yīng)式自動化控制裝置測量等關(guān)鍵信息，并使用這些數(shù)據(jù)來推動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)行有效競爭。（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》
實現(xiàn)從采石場到窯爐的實時元素分析
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。這種控制從采石場開始，一直延伸到窯爐，直至熟料混合。它依賴于對原料和混合物成分的及時和準(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時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。單個元素產(chǎn)生“指紋”，從而快速準(zhǔn)確的進(jìn)行成分分析。
對于水泥制造商來說，中子活化分析是一項具有特別吸引力的技術(shù)：
直接測量目標(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)度和探測器尺寸/質(zhì)量方面有所不同。這些差異會影響整個皮帶物料測量的一致性，并對數(shù)據(jù)質(zhì)量、相關(guān)性和價值產(chǎn)生決定性影響。
多個和/或更強(qiáng)大的中子源提供更多的中子數(shù)
多個、較大和/或質(zhì)量更好的探測器提高了γ捕獲
關(guān)鍵點：中子源和探測器的規(guī)格和配置決定了分析儀性能，并直接影響最終測量結(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：
探測器數(shù)量：可在1到4個高效碘化鈉(NaI)探測器之間，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為所有水泥制造商提供符合需求的在線元素分析儀
獲得實時分析回報
Get real-time analytics payback
1、采石場
有效管理庫存，延長采石場壽命
采石場的產(chǎn)量會隨著時間的推移而變化。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，不僅可降低整個水泥生產(chǎn)過程波動，且延長礦場壽命。
在線元素分析能夠精確控制庫存LSF
通過實時元素分析，相對于離線X射線熒光 (XRF)測量來說，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：
延長的采石場壽命
降低了庫存間的波動，可取消預(yù)均化堆場；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)成分的另一個機(jī)會。
硅鋁質(zhì)，鐵質(zhì)校正材料的搭配，對于穩(wěn)定生產(chǎn)至關(guān)重要。在這一點上，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），飛灰等減少了對昂貴的校正材料的依賴，同時提高了可持續(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)建有效手動和自動控制解決方案所必需的軟件。這些利用實時數(shù)據(jù)固有價值的解決方案包括：
以相關(guān)形式呈現(xiàn)元素分析，并實現(xiàn)預(yù)混合或原料混合優(yōu)化等水泥業(yè)務(wù)的SPC。
實現(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，以實時控制原料混合成分(上方趨勢圖)；基于每小時XRF數(shù)據(jù)的控制見下方趨勢圖。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)范的圖表和趨勢圖。兩種軟件都可以無縫集成到整個工廠控制系統(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，以最大限度地降低成本，同時滿足QC要求。
Thermo Scientific™ AccuLINK™ 軟件，用于自動在線分析儀校準(zhǔn)
對于水泥生產(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)場實驗室的結(jié)果進(jìn)行比較，使在線元素分析儀盡可能接近現(xiàn)場實驗室基準(zhǔn)。
它可生成用于數(shù)據(jù)比較的統(tǒng)計和圖形信息，以通過自動校準(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，以最少的手動輸入確保了實驗室的準(zhǔn)確度，從而顯著提高LSF的一致性（如圖10）。
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