DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪在鞍钢矿业公司的应用

王力东 苟强源 张伟 尹兆余

摘  要：采用DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪可以有效缩短调节配料时间，提高烧结矿的一级品率和碱度稳定率，为企业创造更多效益，稳定高炉炉况、提高高炉产量。瞬发伽马射线中子活化分析技术（PGNAA）由于其分析精度高、在线测量等众多技术优势，广泛用于建材、冶金等诸多领域。该文就其在鞍钢矿业公司东鞍山烧结厂的应用、原理、组成、取样标定过程及所带来的效益进行了梳理与讨论。

关键词：DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪  碱度仪  效益

中图分类号：TF046.4                              文献标识码：A                         文章编号：1672-3791（2019）03（a）-0069-02

1  总述

烧结矿为高炉生产的主要原料，它的质量及其变化对高炉的产品质量和经济效益都有决定性的影响。而烧结矿的质量，取决于许多因素。目前大多数的烧结矿采用人工取样、制样、荧光分析成分来指导配料，滞后时间严重，烧结矿的一级品率和碱度稳定率较低。

采用DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪可以有效缩短调节配料时间，提高烧结矿的一级品率和碱度稳定率，为企业创造更多效益，稳定高炉炉况，提高高炉产量。

2  分析仪工作原理

DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪采用瞬发γ射线中子活化分析（prompt gamma-ray neutron activation analysis，PGNAA）技术利用中子源产生的中子流轰击靶样品中各种元素的原子核，原子核发生辐射俘获、非弹性散射等反应，并在小于10～14s时间内退激释放出能量为2 keV～10MeV的γ射线2（如图1所示），通过探测器探测，根据各特征γ射线的能量和强度（峰面积）对元素进行在线定性和定量分析，从而准确地分析出混合料中全铁、钙、硅等元素。

3  分析仪主要部件组成及作用

DF-5704A中子活化烧结元素在线分析仪主要部件有测量装置、探测器、放射源、信号处理柜、UPS、主机和电缆等（如图2所示）。

分析仪主机安装在配料室或中央控制室，其他部件安装于现场，测量装置采用非接触式检测，模块化结构，跨皮带式安装，安装在制粒机之后进入烧结机之前混5#皮带料头，分析仪的放射源和探测器安装在测量装置内，分析仪测量装置前装有电子皮带秤，用以补偿不同料层厚度测得的元素含量，探测器通过混装电缆与信号处理柜相连，信号处理柜和皮带秤信号通常由光纤将信号送至配料室主机，主机通过内部处理、分析、计算出各种元素的含量、碱度和优化配比。

4  应用效果

传统烧结配料方式，配料师傅需等待烧结成品矿化验数据出来再做配比调整，而从配料室下配比到成品矿化验数据返回，需要数小时的等待，例如东鞍山烧结厂需要4h左右，混合料配比调整严重滞后，造成碱度指标波动大，一级品率和碱度稳定率相对来说较低，而DF-5704A中子活化烧结元素在线分析只需15min就可检测出碱度和全铁等元素数值，操作员可以及时修改混合料的配比，避免长时间的等待，东鞍山烧结厂原料铁粉、富矿、石灰石成分的不稳定，铁质原料为自产铁矿均化库为12万t，可以使用一周，在堆头堆尾处物料成分会存在较大波动，铁质原料波動会造成烧结混合料中SiO2的波动，从而引起碱度波动;东鞍山烧结厂没有石灰石均化库，每个产地石灰石一般9节车皮，每节车皮60t，每小时配料需80t左右，一产地能使用也就6h左右，石灰石每个产地的品位都不同，固石灰石品位有时会发生突然变化，造成碱度波动大，出现二级品甚至废品的出现，DF-5704A中子活化烧结元素在线分析有效地提高了产品的质量，成品矿的一级品率提高4.64%，为企业创造了直接效益，稳定了高炉的炉况，从而为高炉间接增加了效益。

5  效益分析

5.1 烧结厂直接效益

为企业提高直接经济效益，东鞍山烧结厂为鞍钢炼铁厂4#高炉提供烧结矿，其结算方式为一级品成品矿以660元/t，二级品成品矿以640元/t，东鞍山烧结厂内烧结机为360平烧结机台时产量420t/h，如每年生产时间为320d，以前一级品率为84.38%，目前提高到89.02%，一级品率提高4.64%，则一项每年为企业增加利润299万元。

年增利润=（一级品价格-二级品价格）×每小时产量×24h×年工作日×一级品率提高4.64%=（660-640）×420×24×320×4.64%=299万元

5.2 高炉间接效益

DF-5704A中子活化烧结元素在线分析对高炉生产的效益计算：配料控制的波动对高炉的影响很大，国内经验烧结矿稳定率提高10%，高炉产量提高1.5%1，东烧结厂稳定率提高3.97%，以鞍钢厂为例：4号高炉2580m3（利用系数2.32t/m3·d），焦比降低0.397%，焦比240kg/t。则通过降低碱度波动带来的效益包括：高炉增产效益+节焦效益，其中，高炉增产效益=增产百分比×高炉规模×利用系数×工作日×生铁单价，即：

1.5%×（3.97%/10%）×2580m3×2.32t/m3·d×360d× 2800元/t=3592.9402万元/年

6  结语

DF-5704A中子活化烧结元素在线分析对烧结配料的调节时间可以缩短至15min以内，避免传统人工配料调节的滞后，有效地减少烧结矿质量波动，提高了烧结矿一级品率率4.64%，烧结矿的质量与效益紧密相连，直接为烧结厂增加效益299万元/年。

烧结矿是炼铁的主要原料，烧结矿质量的好坏直接影响到烧结厂经济效益，烧结矿质量的稳定也会对高炉的产量产生影响，烧结矿碱度稳定率提高3.97%，提高高炉产量0.5955%，间接创造效益3592万元/年。

参考文献

[1] 郭晓影.提高烧结矿碱度稳定率的研究[D].东北大学，2009.

[2] 黑大千.PGNAA在线分析技术发展与现状[J].工业技术， 2014，4（63）：67-68.

[3] 詹云杰.中子活化分析技术的应用分析研究[J].科学技术，2017（2）：102-104.

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2019-09-28