Giới thiệu thiết bị phân tích PGNAA CBX

1. Phân tích thời gian thực đối với nguyên liệu thô và nguyên liệu hỗn hợp trên băng tải:

Máy CBX đã được phát triển nhằm đáp ứng những yêu cầu của thị trường đối với một loại máy phân tích có độ chính xác và tin cậy cao. Thermo Fisher đã dựa trên kinh nghiệm rộng lớn của mình trong phân tích thời gian thực để tạo ra một thiết bị sử dụng công nghệ tiên tiến, các kỹ thuật thực hiện trên băng tải, kỹ thuật truy vấn nơtron, được thiết kế chuyên biệt cho các ứng dụng công nghiệp trong ngành xi măng. Công nghệ này có thể ứng dụng đối với nhiều loại vật liệu rời được trộn lẫn với nhau như đá vôi và sét trên băng tải.

CBX sử dụng kỹ thuật phân tích bằng tia gama cảm ứng nơtron được biết đến với công nghệ PGNAA (Prompt Gamma Neutron Activation Analysis – Phân tích hoạt hoá tức thời bằng tia Gamma).

CBX liên tục phân tích các nguyên tố hoặc các ô xít nằm trong các vật liệu rời được vận chuyển bằng băng tải chạy qua bụng máy ở các thời điểm thực, từng phút một máy cung cấp các kết quả chính xác để điều khiển chu trình với tần suất cao, dựa trên những yêu cầu như Điểm Điều Hòa Đá Vôi (LSF), Silica Module (SM) …để có thể áp cho các ứng dụng khác nhau chẳng hạn như giám sát khai thác mỏ, quản lý vật liệu trước khi đưa vào máy nghiền. Bởi vì CBXsẽ được lắp đặt trên các băng tải hiện hành do đó không cần trang bị thêm các thiết bị để lấy mẫu, các điểm chuyển và các thiết bị vận chuyển vật liệu.

Ví dụ như, CBX xác định thành phần hóa học của đá vôi và sét sau công đoạn đập, thông qua phần mềm tối ưu hóa để cung cấp các thông tin phản hồi về mỏ để cho các kỹ sư tại mỏ điều phối số lượng xe vận chuyển đá vôi hay sét hoặc đưa các thông tin trên đến các bộ phận cấp liệu để tăng hay giảm tốc độ của các băng tải tại các bộ phận cấp liệu nói trên để điều chỉnh tỷ lệ trộn hợp lý nhằm thỏa mãn các yêu cầu đặt ra, cũng như cung cấp các thông tin phục vụ việc xây dụng kho chứa. Các ứng dụng tương tự như vậy cũng được đưa vào bất kỳ một quá trình khai thác vận chuyển các vật liệu rời, chẳng hạn như quặng sắt, các kim loại gốc, quặng nhôm hay manhezit khi sử dụng máy trong ứng dụng quản lý trộn phối. CBXcũng có thể được sử dụng để tự động trộn vật liệu để đảm bảo việc nạp liệu đồng đều để cung cấp các nguyên liệu đồng nhất cho lò quay, hay máy nghiền tại các thời điểm khác nhau.

Ứng dụng 1: Quản lý kho chứa bằng tay (do kỹ sư tại mỏ điều khiển các xe tải vận chuyển nguyên liệu có chất lượng cao và các xe tải có nguyên liệu có chất lượng thấp, phối trộn với nhau để đảm bảo tính đồng nhất của nguyên liệu đầu vào cho lò – tận dụng tối đa các nguyên liệu có chất lượng kém – kéo dài thời gian khác thác mỏ và tiết kiệm chi phí khai thác

Ứng dụng 2: Quản lý kho chứa bằng tự động hóa

Ứng dụng 3: Quản lý kho chứa khi tổ hợp vận hành bằng tay và bằng tự động hóa

CBXcung cấp phân tích nguyên tố chính xác của toàn bộ vật liệu được trộn trên băng tải mà không cần phải lấy mẫu. Công nghệ PGNAA cung cấp một phân tích đẩy đủ và sâu sắc với độ dày của toàn bộ nguyên liệu chạy qua bụng máy đảm bảo tất cả các nguyên liệu được phân tích với tần suất cao và được tối ưu hóa trộn tạo điều kiện cho nguyên liệu sau khi trộn có tính đồng nhất trước khi đưa vào lò nung, giảm bớt độ tích tụ trong thành lò, kéo dài tuổi thọ của gạch chịu lửa trong thành lò và nâng cao tối đa công suất lò, giảm đi thời gian dừng lò để bảo dưỡng và mang lại lợi ích kinh tế cao cho nhà máy.

Ứng dụng 4: Quản lý nguyên liệu trộn trước khi đưa vào máy nghiền

Ứng dụng 5: Tổ hợp nhiều silo chứa nhiều nguyên liệu khác nhau

CBX sử dụng kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron bằng tia gamma tức thời để thực hiện phân tích thành phần và sử dụng kỹ thuật truyền vi sóng để thực hiện phân tích độ ẩm của vật liệu đi qua nó trên một băng tải tiêu chuẩn. Thông tin được thu thập liên tục và kết quả được cập nhật từ 1 đến 5 phút một lần để đáp ứng các yêu cầu điều khiển qui trình.

Máy CBX tiêu chuẩn được thiết kế để có thể lắp đặt với các băng tải có chiều rộng từ 600 mm đến 2200 mm với các góc máng tải từ 300 đến 450. Có chiều dài từ 1600 mm đến 2616 mm

CBX được cấu tạo từ nhiều phần ghép lại: Dễ dàng lắp đặt cho cả nhà máy mới và nhà máy đang vận hành

•   Khung chính hình chứ H tạo điều kiện dễ dàng gắn kết các phần riêng lẻ của vỏ máy lại với nhau. Một hộp chứa nguồn phóng xạ độc lập, các đầu đọc và các thiết bị điện tử. Nguồn phóng xạ được đặt dưới phần giữa của băng tải, bao quanh bởi các vật liệu chắn ở phần thấp hơn. Phần trên chứa các đầu đọc tiếp nhận tia gamma.

•   Hộp chứa các thiết bị điện tử làm bằng thép không rỉ gắn trên khung chính được đệm kín để ngăn không cho nước và bụi vào bao gồm máy tính, modem, UPS, các modul đầu vào/ra và đường tiếp cận nguồn phóng xạ. CBX có một tấm chắn bên có thể tháo rời trong trường hợp lắp thêm băng trong suốt quá trình lắp đặt. Băng không tải khi quay lại sẽ chạy dưới bộ phân tích.

•   Ăng ten siêu tần được lắp trong một khung riêng rẽ đặt trong phạm vi 5m của khung chính, và nhập các dữ liệu siêu tần vào trong hộp điện tử.

•   Các bước lắp đặt máy phân tích: xem các hình ảnh sau:

2.1 Các đặc điểm về an toàn:

Phần phía dưới, giữ nguồn nơtron Cf-252, đã được thử nghiệm đầy đủ và phù hợp với các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt trên thế giới. Máy CBX sử dụng các vật liệu bảo vệ sinh học không tan chảy dưới ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp hay lửa do công nghệ chống phóng xạ của quân đội. các vật liệu bảo vệ trong phần dưới đã qua thử nghiệm cháy tại nhiệt độ 8000 C trong 30 phút mà không ảnh hưởng đến tính nguyên vẹn của bộ phận chứa nguồn nơtron Cf-252.

Máy CBX có các đèn chỉ thị màu đỏ và xanh được gắn ở vị trí dễ quan sát trên cửa của Hộp Điện tử để chỉ thị vị trí của nguồn Cf-252. Khi đèn đỏ sáng (“BEAM ON”) thì có nghĩa là nguồn được sử dụng, trong khi đó nếu đèn xanh sáng (“BEAM OFF”) thì có nghĩa là nguồn đã được lưu trữ an toàn (hoặc được loại bỏ, nếu không bao gồm một hộp lưu trữ nguồn). các chuyển mạch lân cận trên hộp nguồn nối các đèn trong một hệ “kháng lỗi”.

Máy CBX có thể được cung cấp cùng với một cơ chế truyền động nguồn tự động tùy chọn và cơ chế này lưu trữ nguồn trong một diện tích có trường bảo vệ lớn hơn vị trí của băng bất kỳ khi nào việc phân tích là không cần thiết.

Máy CBX tuân thủ theo đúng các tiêu chuẩn do Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IAEA), Bộ Y Tế Australia và Ban điều hành năng lượng nguyên tử Mỹ (NRC) thiết lập.

2.2 Các ưu điểm của máy CBX:

2.3 Các bảo đảm trong quá trình vận hành máy

2.4 Kết cấu thép của vỏ máy

Máy CBX được lắp trong vỏ thép có độ ổn định nhiệt cao, đảm bảo tuổi thọ và thời gian bảo dưỡng lâu dài ngay cả khi vận hành trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.

2.5 Tính ổn định về nhiệt:

Để đảm bảo việc vận hành tối ưu của tất cả các máy phân tích PGNAA thì phải có sự ổn định về nhiệt độ đối với cả các máy dò và các thiết bị điện tử. Máy CBX sử dụng một hệ thống điều khiển nhiệt độ ở trạng thái rắn rất đơn giản và có thể tránh được các vấn đề liên quan đến làm mát bằng tuần hoàn chất lỏng. Máy CBX không sử dụng máy lạnh, bơm và lưu chất làm lạnh.

2.6 Định lượng dựa trên chuẩn đoán thời gian thực:

Modul chuẩn đoán thời gian thực này có thể truy cập vào tất cả các hệ thống phụ cần thiết của máy CBX. Cơ cấu này giúp cho máy có thể thực hiện chuẩn đoán lỗi tức thời và cho phép người vận hành ngay tại hiện trường có thể sửa chữa phần cứng một cách đơn giản. Chuẩn đoán vấn đề chính xác sẽ giảm việc phải gọi điện để yêu cầu khắc phục sự cố và giảm thời gian phải có mặt tại hiện trường khi yêu cầu cần phải đến hiện trường để khắc phục các sự cố kỹ thuật.
Các đường dẫn truy cập vào hệ thống chuẩn đoán có thể thực hiện từ:
•   Đường dẫn nhận dữ liệu tương thích với PLC
•   Kết nối của laptop của kỹ sư dịch vự đến máy phân tích
•   Các vị trí từ xa thông qua modem
•   Máy tính hiển thị trên công trường

2.7 Truy cập từ xa

Truy cập từ xa có thể thực hiện tốt nhất thông qua kết nối Internet băng thông rộng VPN, tuy nhiên khi việc kết nối này không thể thực hiện đươc thì phải dùng đến modem. Cho phép truy cập từ xa đến máy phân tích là một đặc tính then chốt để đảm bảo dễ dàng bảo dưỡng, phát hiện lỗi phần cứng và phần mềm, tăng cường phần mềm và hỗ trợ bảo dưỡng từ xa. Việc truy cập trực tiếp vào máy CBXđược cung cấp với mục đích quan sát:
•   Phần mềm hệ điều hành
•   Modul chuẩn đoán bao gồm giám sát nhiệt độ và điện áp
•   Các tham số định lượng
•   Tất cả các tham số nguyên tố và tham số được suy ra, cả hiện tại và trước đó
•   Các dữ liệu quang phổ thô

Truy cập từ xa cũng có thể được sử dụng để tải các kết quả kiểm tra định lượng và thiết lập các thay đổi về cấu hình hiển thị theo yêu cầu của khách hàng.

2.8 Máy tính hiển thị Scan

Trạng thái và các kết quả phân tích của máy CBX được đưa ra bằng một giao thức thông qua internet hay cáp quang kết nối trực tiếp tới hệ thống điều khiển của nhà máy hoặc các hệ thống máy chủ. Các giao thức liên lạc hay các loại kết nối khác là tùy chọn và sẽ được thực hiện khi khách hàng yêu cầu.

Các kết quả cũng có thể được truyền đến máy tính tiếp nhận dữ liệu và điều khiển và máy tính này cũng cung cấp thêm các báo cáo và hiển thị. Phần mềm này chạy trên hệ điều hành Microsoft Windows và đã được thiết lập cấu hình chuyên biệt cho ứng dụng của máy CBX. Hơn nữa, Thermo Fisher có thể tùy chỉnh phần mềm để phù hợp với các yêu cầu vận hành và điều khiển quy trình đặc biệt của từng nhà máy. Chúng tôi rất hoan nghênh và khuyến khích sự tham gia của tất cả những ai đang sử dụng hệ thống trong bước thuyết minh tiêu chuẩn kỹ thuật và thiết lập cấu hình này.

Các đặc điểm của CBX bao gồm:

•   Đồ thị xu hướng và bảng kết quả
•   Phân tích tức thời
•   Bình quân dao động ngang
•   Bình quân tích sự tụ nước
•   Phân tích dự trữ nước trong
•   Các tham số điều khiển chất lượng
•   Tình trạng máy phân tích
•   Quản lý cảnh báo, cả những đặc tính vận hành của máy CBX và các tham số nguyên tố cơ bản (chẳng hạn như “tỷ lệ AL2O3 CAO MGO) cũng có thể được cảnh báo
•   Đưa ra báo cáo phân tích thống kê cho chúng ta biết số liệu tại từng thời điểm, số liệu cuốn chiếu cho từng giai đoạn, số liệu cộng dồn…..

3. Sự áp dụng điển hình

CBX có thể giám sát và báo cáo các nguyên tố chính của quặng, như: SiO2, Al2O3, CaO, K2O, TiO2, MnO2, SO3, và C1, và cộng thêm các loại quặng kim loại, như S, Cl, Ni, Cu, Ti, Co và nước phụ thuộc vào nồng độ. Các dữ liệu này được hợp thành các nguyên tố thông tin, nó cho phép báo cáo cấu hình và báo cáo kết quả dựa vào các nền tảng

Các đặc tính có chỉ số đa dạng cũng có thể được tính toán từ dữ liệu cho ta xác định các thông số như C3A, LSF, tỷ lệ Silica, Tỷ lệ A/F, ….
CBX được thiết kế để phân tích nguyên liệu đầu vào, bao gồm:
•   Áp dụng cho máy trộn đống sơ bộ. CBX sẽ phân tích các thành phần nguyên liệu thô hỗn hợp để xếp đống.
•   áp dụng cho các đống khác nhau. CBX sẽ sử dụng một vài đống nhỏ có thể là sử dụng loại liệu khác nhau, cho sét, bôxít, tất cả phụ gia cho hỗn hợp vật liệu. Trong trường hợp này thì ngành sản xuất xi măng phải biết rõ về các hợp phần của chất phụ gia.
•   Phân loại nguyên vật liệu, CBX sẽ liên kết hệ thống chuyển dòng lệch hướng với phòng phân tích khi loại này hoặc hợp phần này không chính xác.
•   Định lượng hỗn hợp nguyên liệu: Thermo Fisher sẽ cung cấp phần mềm định lượng của thành phần hoá học mà được gửi tới máy nghiền. Phần mềm bổ sung này sẽ được điều khiển và được thiết lập các điểm của máy cấp liệu phụ gia.

4. Nguyên lý vận hành:

Vậy máy vận hành như thế nào? Tại sao lại nói máy ứng dụng công nghệ hoạt hóa tức thời bằng tia gamma: chúng ta biết rằng khi tác động nơ tron nhiệt vào hạt nhân nguyên tử thì sẽ kích hoạt nó và hạt nhân nguyên tử từ trạng thái bị kích hoạt có xu thế về trạng thái cân bằng thì nó sẽ giải phóng ra tia gamma. Mỗi hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố có những phản ứng khác nhau. Vậy khi sử dụng đầu đọc bằng nitrat natri sẽ thu nhận các dải tia gamma khác nhau và thu nhận phổ kí của từng nguyên tố biểu hiện năng lượng của phổ. Sử dụng phần mềm lôgic vật lý nguyên tử và số hóa với tốc độ cao có thể chuyển các phổ kí nói trên thành tỷ lệ thành phần của các nguyên tố có nằm trong nguyên liệu. Dùng phương pháp cắt phổ đề phân tích các nguyên tố cần thiết phân tích nằm trong nguyên liệu và xác định tỷ lệ thành phần của chúng.

Vậy sao chúng tôi lại sử dụng công nghệ PGNAA:
-   PGNAA có độ chính xác cao, đảm bảo tốt cho quá trình điều khiển chu trình với tần suất cao.
-   Toàn bộ hoạt động tự động và về lĩnh vực cơ khí, máy móc, thì thiết bị rất đơn giản, dễ lắp, không cần phải lo lắng trong quá trình bảo hành, bảo trì
-   Không cần hệ thống lấy mẫu và giảm đi được các lỗi và thời gian chờ đợi khi lấy mẫu bằng các phương pháp khác, Nếu khi việc điều khiển chu trình tùy thuộc vào thời gian lấy mẫu đại diện, gửi về phòng thí nghiệm, thời gian phân tích bằng các phương pháp khác như X-ray và phải nén mẫu, phân tích bề mặt mẫu sau đó mới cho được các chỉ dẫn trong khi hàng triệu tấn nguyên liệu không đợi kết quả phân tích đó vẫn cứ chạy vào lò hoặc máy nghiền, làm cho nguyên liệu đầu vào có lúc quá tốt, có lúc quá xấu, không đồng đều. Đối với máy PGNAA có thể khắc phục được nhược điểm của việc lấy mẫu đại diện và phân tích toàn bộ nguyên liệu đầu vào khi chạy qua máy
-   Việc thử nghiệm theo phương pháp truyền thống dựa trên máy X-ray chỉ thử nghiệm với bề mặt mẫu, rõ ràng là độ chính xác của máy X-ray rất cao, cao hơn máy gamma ray nhưng phân tích chỉ được trên bề mặt mẫu không thể là đại diện của các nguyên liệu chạy liên tục vào lò và máy nghiền
-   Máy phân tích những vật liệu rời nằm trên băng được chuyển qua bụng máy
-   Phân tích được những vật liệu có dạng và kích cỡ khác nhau năm trên băng tải (kích cỡ đó lên đến 300 mm)
-   Có thể xác định được độ ẩm (khác với máy X-ray, kết quả phân tích bị ảnh hưởng của độ ẩm) máy gamma ray lại phân tích được hàm lượng nước có trong vật liệu và môi trường

5. Chạy thử.

Sách hướng dẫn về kỹ thuật chạy thử sẽ được kèm theo sau khi thiết bị đã được lắp đặt. Việc chạy thử bao gồm thiết lập một mạng lưới kiểm tra về điện, về nhà máy và việc lắp đặt nguồn Cf-252

6. Hiệu chỉnh.

Thermo Fisher sẽ cử người đến nhà máy đặt thiết bị CBX để hiệu chỉnh dựa trên các ống mẫu chuẩn do Thermo Fisher cung cấp

T&H