Ứng dụng của XRF trong phân tích xi măng

Thành phần hóa học của xi măng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các đặc tính của nó như một chất kết dính. Phân tích hóa học các thành phần xi măng được sử dụng rộng rãi trong ngành xi măng để tối ưu hóa sản xuất và đảm bảo chất lượng cao ổn định cho sản phẩm cuối cùng.

Các yêu cầu cao về chất lượng xi măng được hình thành do việc sử dụng nó trong chế tạo bê tông - vật liệu được tiêu thụ nhiều nhất trong ngành xây dựng.

Các thành phần của xi măng

Vật liệu xi măng được phân loại thành hai loại tùy thuộc vào loại đông cứng.

Loại thứ nhất: xi măng thủy lực, cần thêm nước để đông cứng. Xi măng thủy lực là loại phổ biến nhất trong ngành công nghiệp hiện nay. Nhìn chung, xi măng thủy lực được làm từ hỗn hợp silicat và oxit. Quá trình chế tạo xi măng bao gồm một số giai đoạn. Ở giai đoạn đầu tiên, các thành phần thô được nghiền thành bột và trộn. Ở giai đoạn thứ hai, hỗn hợp được nung trong lò đặc biệt ở nhiệt độ cao. Trong quá trình nung hỗn hợp đang bốc lên, canxi cacbonat phân hủy thành canxi oxit và carbon dioxide cũng như đất sét. Canxi oxit tương tác với các thành phần đất sét ở nhiệt độ cao và tạo thành silicat, aluminosilicat, canxi aluminat và các thành phần khác. Sản phẩm cuối cùng của quá trình nung được gọi là clinker. Ở giai đoạn thứ ba, clinker được nghiền với thạch cao trong máy nghiền có bi thép. Bột màu xanh xám thu được trong quá trình nghiền là xi măng thủy lực.

Loại xi măng thứ hai ít phổ biến hơn là xi măng phi thủy lực. Đại diện tiêu biểu của xi măng phi thủy lực là vôi tôi (hỗn hợp canxi oxit với nước) cứng lại bằng cách cacbonat hóa với carbon dioxide từ không khí. Trong sản xuất xi măng, đất sét nóng chảy ở nhiệt độ thấp, sét và đá phiến sét được sử dụng, là một phần của hỗn hợp xi măng. Thành phần chính thứ hai là đá cacbonat. Đá vôi và đất sét là nguyên liệu thô để sản xuất xi măng. Chúng được trộn theo tỷ lệ nhất định (75-80% đá vôi và 20-25% đất sét).

Thành phần hóa học của xi măng quyết định tính chất và phạm vi ứng dụng của nó. Nhiệm vụ chính của máy thử xi măng là phân tích các nguyên tố (xác định 13 oxit và tỷ lệ của chúng: CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, SO3, MgO, Na2O, K2O, P2O5, TiO, Mn2O3, ZnO, SrO) và cho phép kiểm soát chính xác chất lượng sản xuất xi măng.

Phân tích XRF có thể được sử dụng như thế nào tại nhà máy xi măng?

Thành phần của các chất khoáng trong xi măng cung cấp thông tin chi tiết về chất lượng và tính chất của xi măng, nhưng để cung cấp các phép đo đủ chính xác là khá khó. Phân tích nguyên tố dễ hơn nhiều so với phân tích thành phần khoáng chất. Và cũng có thể dễ dàng chuyển đổi các tỷ lệ nguyên tố thu được thành các phần khối lượng của từng oxit trong mẫu. Tỷ lệ oxit có trong mẫu đưa ra ước tính về thành phần khoáng chất xi măng đủ chính xác.

Có rất nhiều phương pháp quang phổ để xác định phân tích thành phần nguyên tố của xi măng: nguyên tử, Raman, trọng lượng, quang điện tử tia X và khối lượng plasma cảm ứng. Hầu hết chúng đều yêu cầu các phương pháp bổ sung hoặc có thể phá hủy mẫu và thiết bị đắt tiền.

Nhiều nhà máy xi măng sử dụng phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X định lượng để xác định thành phần pha clinker. Nhưng phương pháp phân tích tia X của xi măng có một nhược điểm lớn: bỏ qua sự phân hủy cấu trúc của một số pha khoáng yếu hoặc dễ tách như thạch cao, anhydrite hoặc canxit trong mẫu trong quá trình đo.

Phân tích huỳnh quang tia X (XRF) là phương pháp phổ biến để phân tích thành phần nguyên tố. Nó kết hợp các quy trình đủ đơn giản và thiết bị tương ứng giá rẻ. Ngoài ra, nó cung cấp kết quả nhanh chóng và chính xác. Do đó, huỳnh quang tia X (phân tích XRF) trong phân tích xi măng là phương pháp phân tích thành phần nguyên tố thuận tiện nhất, dễ dàng nhất và phù hợp nhất trong ngành xi măng.

Trong các nhà máy xi măng, XRF để phân tích xi măng được sử dụng thường xuyên và là cách chính để kiểm soát thành phần của nguyên liệu thô, nguyên liệu thô, cũng như clinker và xi măng thực sự. Phương pháp này cung cấp dữ liệu thành phần nhanh chóng để kiểm soát hầu hết mọi giai đoạn sản xuất và cũng được sử dụng để đánh giá và kiểm soát chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

Làm thế nào XRF có thể cải thiện sản xuất xi măng?

Phân tích XRF xi măng giải quyết vấn đề phân tích thành phần nhanh chóng, không phá hủy và có độ chính xác cao. XRF có thể cải thiện đáng kể quy trình sản xuất xi măng ở từng giai đoạn: tại mỏ đá để đánh giá nguyên liệu thô, đánh giá sản phẩm trung gian và kiểm tra sản phẩm thu được theo tiêu chuẩn yêu cầu. Do đó, XRF có thể cung cấp năng suất cao cho sản xuất xi măng.

Một mẫu xi măng được chiếu xạ bằng tia X kích thích các nguyên tử trong mẫu này. Các nguyên tử phát ra sóng điện từ có tầm nhìn khi chúng trở về trạng thái cơ bản của chính chúng. Sự phát xạ ánh sáng khi các nguyên tố trở về trạng thái kích thích là đặc trưng của các nguyên tố cụ thể có mặt và phát hiện huỳnh quang giúp tính toán chính xác thành phần hóa học của mẫu.

Tôi cần loại máy phân tích nào để phân tích xi măng: Để bàn hay cầm tay?

Elvatech cung cấp đầy đủ các loại máy quang phổ XRF bao gồm máy phân tích để bàn, cũng như máy di động và xách tay, được chứng nhận ASTM C114, ISO 29581. Các thiết bị mới nhất để phân tích XRF cho xi măng là ElvaX Pro và ProSpector 3.

• Máy quang phổ để bàn ElvaX Pro là máy phân tích huỳnh quang tia X tán xạ năng lượng (EDXRF) để bàn Máy quang phổ ElvaX Pro có thể phát hiện các nguyên tố từ Na đến U. Máy quang phổ ElvaX Pro được sử dụng để phân tích định lượng và định tính thành phần nguyên tố của mẫu xi măng trong nhiều nồng độ nguyên tố. ElvaX Pro có hệ thống thanh lọc heli và bộ thay đổi bộ lọc sơ cấp tự động và hơn nữa, nó được kết hợp với đầu dò SDD diện tích lớn để cho phép ghi lại quang phổ hiệu quả. Phát hiện giới hạn của ElvaX Pro tốt hơn 1 ppm đối với hầu hết các nguyên tố trong ma trận ánh sáng. ElvaX Pro có bộ thay đổi mẫu tự động 16 vị trí có thể tăng năng suất của máy phân tích XRF xi măng và có chi phí bảo trì thấp.
• Máy quang phổ cầm tay ProSpector 3: ProSpector 3 là máy phân tích huỳnh quang tia X cầm tay thế hệ tiếp theo. ProSpector 3 là máy phân tích XRF nhỏ nhất và nhẹ nhất trên thị trường. ProSpector 3 có thân máy chống bụi và chống thấm nước, với xếp hạng bảo vệ chống xâm nhập IP-67 và khả năng di động cao nhất với hoạt động tự động chỉ với một lần sạc pin lên đến 16 giờ với hai camera CCD và khả năng bảo vệ bức xạ. Do đó, Prospector 3 hoàn toàn phù hợp để phân tích XRF mạnh mẽ và chính xác ở các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất xi măng. Giao diện USB, WiFi hoặc Bluetooth của ProSpector 3 cho phép gửi dữ liệu trực tiếp đến bất kỳ thiết bị nào trong quá trình đo lường.

Cả hai máy phân tích đều cung cấp phép đo với độ chính xác cao nhất. Nhờ sử dụng Elvatech Dynamically Adaptive Shaping DPP với đầu dò SDD nhanh, cả ElvaX Pro và ProSpector 3 đều là những máy phân tích nhanh nhất trên thị trường. Cả hai đều có thể hoạt động lâu dài mà không cần hiệu chuẩn lại thông qua nguồn tia kỹ thuật số digiX-50 và hiệu chuẩn tự động các thông số nhiệt động lực học. ProSpector 3 và ElvaX Pro có giao diện phần mềm trực quan và thân thiện với người dùng.

Chuẩn bị mẫu cho phân tích XRF xi măng

Phân tích XRF xi măng nhanh chóng, tiện lợi, đơn giản và không phá hủy. Nhưng việc thực hiện kết quả chính xác trong tất cả các giai đoạn sản xuất xi măng đòi hỏi phải chuẩn bị mẫu đúng cách. Có thể thực hiện theo hai cách: tạo hạt thủy tinh nóng chảy hoặc dưới dạng viên nén bằng thiết bị đặc biệt. Công nghệ hạt thủy tinh được ưa chuộng hiện nay trong phân tích xi măng vì đây là cách dễ dàng hơn nhiều để có được các tiêu chuẩn hiệu chuẩn có thể tham chiếu.