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如何實現水泥的可持續生產及成本效益控制？
水泥的可持續和成本效益可一同實現
Cement can be sustainable and cost effective together
水泥是混凝土中的活性粘合劑，對現代生活至關重要。就全球消耗而言，水泥僅次于水，它關系著我們道路、城市、水壩、海防和風電廠等基礎設施的持久耐用程度。然而，水泥生產CO2排放量也占全球的8%，如何降低碳排放，這也是改善環境的一個重要機會。
水泥生產脫碳是一個日益緊迫的環境目標，同時也為提高生產經濟性提供了機會。低能耗和水泥再循環經濟中的潛力可以提高其利潤。全球水泥和混凝土協會 (GCCA) 已經制定了到2050年實現混凝土碳中和的計劃。通過實現突破性的效率、可靠性和工廠利用率，并采用新技術，我們可以加速這一進程。
碳中和的可持續解決方案
碳捕獲與封存是減少水泥生產對環境影響長期計劃中的關鍵要素。但通過循環經濟中的運營變化，可以更容易取得短期和中期的勝利，并且潛在利潤豐厚。通過以下成本節約的機會，預計將大幅減少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 來降低生產成本。然而，這些替代品的成功應用需要了解和控制它們對水泥生產過程的影響。市場供應商通過響應式自動化控制裝置測量等關鍵信息，并使用這些數據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保、高效的水泥生產的標志。
賽默飛為水泥行業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，在生產成本效益較高的低碳水泥方面進行有效競爭。（見下圖1）
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《水泥的可持續生產成本效益控制策略》
實現從采石場到窯爐的實時元素分析
Real-time elemental analysis from quarry to kiln
量化、控制水泥化學成分，以推進水泥成分的穩定控制
對水泥成分的穩定控制保障了水泥的關鍵性能特征，如強度。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確的過程控制。
瞬發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。這些技術統稱為中子活化分析，通過捕獲和分析中子轟擊材料所釋放的二次或瞬發γ射線來確定元素組成。單個元素產生“指紋"，從而快速準確的進行成分分析。
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：
直接測量目標關鍵化合物，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；
可計算行業標準參數，例如石灰飽和系數（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合。PGNAA/PFTNA很容易在新系統或現有系統中以跨帶式在線分析儀的形式實施，進行快速、高頻的在線分析。無需采樣，技術可靠，符合行業標準。
并非所有的中子活化分析技術都是一樣的
PGNAA/PFTNA在線分析儀主要在中子源類型/強度和探測器尺寸/質量方面有所不同。這些差異會影響整個皮帶物料測量的一致性，并對數據質量、相關性和價值產生決定性影響。
多個和/或更強大的中子源提供更多的中子數
多個、較大和/或質量更好的探測器提高了γ捕獲
關鍵點：中子源和探測器的規格和配置決定了分析儀性能，并直接影響最終測量結果。
Thermo Scientific™ CB Omni Agile™跨帶式分析儀是先進的水泥生產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，具有很強的靈活性，可在以下方面定制：
探測器數量：可在1到4個高效碘化鈉(NaI)探測器之間，根據速度、分辨率和穩定性進行選擇。
中子源：锎同位素(用于PGNAA 的 CF-252)或電子中子發生器(用于 PFTNA)；也可以根據需要選擇中子源。
配置：可根據現場環境進行優化調整。
中子源數量：可根據需要進行布置。
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，穩定進廠礦石的可變性，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。
這種持續監控和控制預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，以經濟高效的方式生產低碳水泥
原料混合優化是調整窯爐進料以控制水泥化學成分的另一個機會。
硅鋁質，鐵質校正材料的搭配，對于穩定生產至關重要。在這一點上，可引入替代原料，如粉煤灰、高爐渣、催化劑細粉（化學廢料），飛灰等減少了對昂貴的校正材料的依賴，同時提高了可持續性。
在線元素分析可精確控制窯爐進料的 LSF
實施在線PGNAA可以嚴格控制生料磨機進料的LSF（見圖4）。如圖可見LSF可變性降低約50%。
能對窯爐進料LSF進行更嚴格的控制意味著：
更低、更穩定的窯爐能耗
節省原料
更長的窯磚壽命
更多的可代替物料摻入
更穩定的熟料質量
構建適合您的解決方案
Build the solution that works for you
我們提供構建有效手動和自動控制解決方案所必需的軟件。這些利用實時數據固有價值的解決方案包括：
以相關形式呈現元素分析，并實現預混合或原料混合優化等水泥業務的SPC。
實現在線分析儀的在線校準
利用這些解決方案，您可以提高水泥生產效率，保證產品質量，達到可持續發展目標，并將成本降低。
選擇PREBOS或RAMOS軟件定制水泥廠控制方案
Thermo Scientific™預混合優化軟件(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料速率，以構建LSF為98的庫存。
原料優化軟件(RAMOS)是用于優化窯爐進料的類似軟件。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數據的控制見下方趨勢圖。RAMOS執行更頻繁的變更，但使LSF處于更精準的控制之下(注意y軸的差異)，將LSF標準偏差從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，能生成符合行業規范的圖表和趨勢圖。兩種軟件都可以無縫集成到整個工廠控制系統中，以提供關鍵的控制功能。兩種軟件都可以：
自動控制多種原料的進料速率
優化混合質量
確定目標的優先級，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
對于水泥生產，離線XRF分析仍然是QC的基準。AccuLINK軟件通過不斷將在線數據與現場實驗室的結果進行比較，使在線元素分析儀盡可能接近現場實驗室基準。
它可生成用于數據比較的統計和圖形信息，以通過自動校準保持在線系統的準確性。AccuLINK軟件是一款強大的診斷工具，以最少的手動輸入確保了實驗室的準確度，從而顯著提高LSF的一致性（如圖10）。
