TKCBOMNIcn烧结会议final.pdf

利用PGNAA在线元素分析仪减少烧结进料波动 Stefan Wienströer （蒂森克虏伯钢铁） Larry Harris, 江同收（赛默飞世尔科技） _______________________________________________________________________ 摘要 烧结工艺中，目前都是依赖实验室的分析结果来调整配料，可实验室分析的滞后性往往导致很大的进料波动，导 致返矿比例较高。蒂森克虏伯钢铁的德国Duisburg工厂引进在线元素分析仪来即时监控进料皮带上的关键指标，从而做 到实时调整配料比例。现场运行效果表明：通过在线分析仪的实时分析数据，将烧结波动减少了一半，节省了固体燃料 和石灰石的消耗，提高了烧结质量，炉子性能得到优化，取得了很好的经济效益。 关键词 烧结配料 在线分析 碱度 PGNAA 1 前言 配料是烧结工艺中关键的第一步，均匀、稳定的配料对烧结的重要性不言而喻，但实际上，国内很多工厂 在烧结配料方面存在很多问题，主要表现在以下三个环节： 取样、分析环节：目前大都是人工取样，取样的代表性非常差；取样后，送往实验室进行分析，而这往 往需要2个小时以上的时间才能获取分析结果，也就是说，分析结果和现场实际相比大大滞后。 原料环节：最近几年铁矿石价格飞涨，很多烧结厂使用的原料来源越来越广，原材料的波动越来越大， 导致原有的均化设施跟不上；而下游方面，一些工艺对烧结矿的指标要求越来越苛刻。这对烧结配料的 要求更加高了。 工艺环节：很多烧结工厂都清楚：准确的配料是提高烧结矿合格率的最佳途径，也可以减少很多成本。 针对烧结配料，国内外很多烧结厂做了大量工作，目前主要的关注点包括：加装自动化控制系统、提高进 料机的进料精度以及配套专家配料系统等。但所有解决方案都无法回避一个解决问题的关键：实时采集到配料 成分数据。 赛默飞世尔公司的CB Omni是一种PGNAA （瞬发伽玛中子分析）系统，可以装在新的或已有的传输带 上，实时分析传输带上物料的成分。该系统分析整个物料流，没有因物料取样导致的误差和费用。CB Omni 来自业界领先的PGNAA仪器供应商，是其第八代分析仪。作为独一无二的系统，针对固体散料分析和控制， 它提供了无可匹敌的可靠性、性能以及便捷安装。CB Omni体现着成熟可靠的技术，过去几十年中，在水 泥、煤炭等行业有大量成熟的配料方面的应用。因此，借鉴这些成熟的其他行业应用经验，可以将在线元素分 析仪引入到钢铁的烧结工艺配料应用中，蒂森克虏伯的德国Duisburg工厂做了这方面的尝试。典型的CB Omni参见以下图一。 图一 CB Omni 图片 2 跨带式在线元素分析仪工作原理（PGNAA工作原理） 图二 PGNAA工作原理图 如上图所示，PGNAA的工作流程包括以下步骤： 中子源发射出快中子。 中子和氢碰撞后进行慢化（热中子）。 热中子被原子核吸收。 原子核处于激发态。 当原子核稳定时，发射出一个或者多个伽玛射线。 当伽玛射线打到探测器后，发射出光子，然后其被转换为电（电压）脉冲。 通过分析来自探测器的信号，测量出样品中的元素重量。 3 应用 在这之前，赛默飞世尔科技在测量钢铁业烧结进料方面没有经验。然而，在诸如在线测量废钢料和铁矿浆 体的一些应用中，公司都有成熟的经验和解决方案，相比之下，固体散料的元素组成都是类似的。 最终的应用方案见以下图三所示。 图三 烧结在线配料案例：德国蒂森克虏伯Duisburg烧结自动配料基本流程图 对应用评估后，推荐了一台配备四个探测器的CB Omni分析仪系统。将分析仪期望性能提供给客户，从 而建立了性能期望标准。分析仪制造后，运到现场。 3.1 工厂校准 由于是一个新的应用，所以赛默飞世尔公司要求蒂森克虏伯提供烧结进料混合料样品，在分析仪发货前发 送到分析仪制造工厂，以方便校准和测试。分析仪主要测量钙、硅、镁、铝和铁，但也同时分析硫、氢、钛、 磷、锰以及水分。 图四 CB Omni 出厂前校准