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水泥和混凝土分析

支持高效、优质、可持续的水泥生产

在循环经济的助推下,净零行业推动了替代燃料和熟料替代品的使用,强大的元素和矿物学分析对于高质量水泥生产越来越重要。同时,粒度分析对于优化研磨效率和最终水泥性能仍然至关重要。水泥制造商比以往任何时候都更需要严格控制每一步生产过程,以期实现最高的效率、成本效益和质量。

为了提高水泥的质量和一致性,同时支持可持续发展以及降低生产成本,制造商需要可靠的材料分析解决方案。比如世界领先的马尔文帕纳科仪器这样的解决方案:用于矿物学分析的 X 射线衍射、用于化学成分的 X 射线荧光和活化中子交叉带分析仪以及用于粒度分布的激光衍射解决方案。我们的水泥产品组合为生产过程的所有环节提供一站式解决方案。这些解决方案无缝集成到您现有的生产流程中,并在世界任何地方提供您可以信赖的支持。

水泥生产过程中的哪个环节使用使用哪个仪器?在下图中查找答案。

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受益方面:

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技术领先的仪器

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一站式分析解决方式

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无缝集成

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全球服务和支持

原材料提取

在选择原材料时,制造商需要保持最低成本,同时确保材料与水泥生产兼容,特别是在使用替代原材料时。除了材料成本之外,还必须考虑材料对工艺效率和可持续发展挑战目标(2050 年净零)的影响。为此,化学成分和矿物学至关重要。

我们的解决方案可以对原材料成分进行高频分析,特别是在自动化流程中,有助于最大限度地减少废料并优化原材料的矿物和化学成分。在采石场和生料配比过程中,我们的解决方案都可以发挥出这样的作用。通过快速提供测量结果,这些仪器使生产商能够减少采样浪费,并确保稳定的窑进料,以提高剩余过程(预均化和配比)的能源效率。

我们的解决方案

Zetium 水泥版

对原材料成分进行准确的元素 XRF 分析,对稳定的工艺进行最佳混合
Zetium 水泥版

Epsilon 4

元素 XRF 分析可实现快速的矿山反馈,产生的废料少,拥有成本低
Epsilon 4

Aeris 水泥版

通过 XRD 对原材料进行矿物学分析,从而优化水泥制造过程中的混合
Aeris 水泥版

CNA Pentos-Cement

通过活化中子交叉带分析仪实时控制磨机中的原材料比例,实现稳定的生产过程 — 包括水分测量
CNA Pentos-Cement

Claisse LeNeo

可靠的熔融仪器通过熔融片消除原材料差异,进行准确的 XRF 分析
Claisse LeNeo

Claisse Eagon 2

两位熔融仪器通过熔融片消除原材料差异,进行准确的 XRF 分析 — 并且提供自动化版本
Claisse Eagon 2

WROXI - 标准参考物质

基于合成的标准参考材料,适用于原材料元素分析的经济高效解决方案
WROXI - 标准参考物质

窑内生料加工

在生料加工方面,最大限度地提高窑效率是降低能耗、排放和维护要求的重要一环。优化进入窑炉的材料可以帮助实现这一目标:两个主要关注点是监控正确和稳定的混合化学成分,以及获得适当的生料研磨。 

稳定的生料成分对于确保窑内一致的热曲线和提供具有正确特性(如抗压强度)的高质量最终产品也是必不可少的。它还会影响能耗、研磨添加剂的使用、耐火材料寿命、添加剂消耗、燃料需求和其他工艺因素。例如,为了避免 Alite C3S 分解为 Belite C2S 和游离氧化钙,窑炉必须达到规定的氧化条件。通过使用 XRF 或在线元素分析(如中子激活交叉带分析仪)控制化学成分,或者通过使用 XRD 控制矿物学,便可实现这种稳定性。

最佳操作要求也适用于细生料(特别要避免使用粗方解石和石英颗粒):生料颗粒必须足够细,才能达到混合和研磨要求而不会硬烧。用于粒度分析的激光衍射可以帮助确保到达这项要求。 

我们的解决方案

Zetium 水泥版

通过快速准确的元素 XRF 分析,确保达到正确、稳定的原料混合物化学反应,减少能源消耗、排放和维护
Zetium 水泥版

Epsilon 4

以低拥有成本对生料进行快速元素 XRF 分析来进行过程控制
Epsilon 4

Aeris 水泥版

紧凑型 XRD 可控制生料的研磨并确保工艺的最高效率和熟料的高质量
Aeris 水泥版

Mastersizer 3000

借助用于生料粒度分布分析的可靠超高速激光衍射,确保生料研磨得当
Mastersizer 3000

WROXI 模块

通过基于标准参考材料的解决方案来测定各种材料中的氧化物

WROXI 是一种合成高质量的标准参考材料 (CRM) 套装,涵盖了广泛的氧化物材料,如矿石、岩石和地质材料。这种材料有双重用途:既可以用于初级熔融玻璃盘校准,也可以开发二次压制粉末校准。

基于熔片的 WROXI-CRM 基础软件包由 15 种标准参考材料、应用模板和监测样品组成。完成 WROXI-CRM 水泥扩展(9 个额外 CRM)后,它就成为各种原材料、生料、熟料和水泥样品中一次和二次元素分析的现成解决方案。

替代燃料

以生物质、混合燃料或具有较低排放因子的化石废物形式的替代燃料正在逐步取代资源密集型化石燃料。通过回收燃料废物的热值,这些添加剂燃料有助于减少水泥生产排放。 

但替代燃料必须充分呈现其安全、化学、热和物理特性表征,我们才能评估替代燃料对火焰温度和热交换等参数的影响。

我们的元素分析仪(X 射线荧光和交叉带 CNA)、矿物 X 射线衍射仪和自动熔样机可辅助进行相应评估。

我们的解决方案

Epsilon 4

对替代燃料进行快速准确的元素 XRF 分析,可防止非法排放并避免排放过程发生意外
Epsilon 4

Claisse Eagon 2

两位熔融仪器通过熔融片消除替代燃料差异,进行准确的 XRF 分析 — 并且提供自动化版本
Claisse Eagon 2

Aeris 水泥版

通过 XRD 对替代燃料进行矿物学分析,可防止非法排放并避免排放过程中发生意外
Aeris 水泥版

Zetium 水泥版

对替代燃料进行快速准确的元素 XRF 分析,避免产生不需要的元素,同时减少二氧化碳排放和采购
Zetium 水泥版

Omnian

通过无标准解决方案,快速可靠地分析未知样品或替代燃料的完整性检查
Omnian

Pro-Trace

用于对各种替代燃料中的元素进行精确和痕量分析
Pro-Trace

熟料生产

熟料生产主要依赖高温加工:生料预热、煅烧熟料、熟料冷却、破碎。如上所述,为了获得适当的水泥性能,必须控制适当的煅烧条件,然后快速淬火熟料。

然后,要注意控制煅烧(游离氧化钙)火候,避免产生不需要的元素,并最大限度地增加正矿物相以实现水泥的目标特性。 

为了确保煅烧得当和应用正确的熟料矿物学,X 射线衍射是最好的分析仪:它可以量化影响强度发展的 C3S 含量和类型、影响新鲜特性的 C3A 含量和类型,以及游离氧化钙和方镁石的量(不应高于目标限值)。马尔文帕纳科的分析解决方案支持使用 Aeris XRD 紧凑型衍射仪进行这种监测。 

在来自燃料或生料的内部循环流中,使用 X 射线荧光 X 对不需要的元素进行控制。Zetium 和 Epsilon 4 都提供了高效监控所需的数据。

最后,如上所述,在可持续发展的方法中,制造商不仅以熟料的高质量为目标,而且还希望节约能源和资源。熟料的高温处理需要在 1450 ℃ 下煅烧,相关能量通常通过在煅烧炉和窑炉主燃烧器烧煤来满足。为了节约能源和减少二氧化碳排放,使用废物和生物质作为替代燃料渐成趋势。而且,会使用替代原材料。但需要控制此类替代燃料或替代原材料的具体用量,避免对熟料反应性产生负面影响。我们的 X 射线解决方案使您能够受益于熟料生产替代解决方案,而不必担心对质量的影响。

我们的解决方案

Aeris 水泥版

紧凑型 XRD 通过识别和量化熟料中的矿物相来监测化学反应和检测过度燃烧
Aeris 水泥版

Zetium 水泥版

通过对熟料进行快速准确的元素 XRF 分析,避免来自燃料循环流或生料的有害元素 — 为高通量做好准备
Zetium 水泥版

Epsilon 4

通过对熟料进行快速元素 XRF 分析,避免来自燃料循环流或生料的有害元素
Epsilon 4

Claisse Eagon 2

两位熔融仪器通过熔融片消除材料差异,进行准确的 XRF 分析
Claisse Eagon 2

Claisse LeNeo

可靠的熔融仪器通过熔融片消除材料差异,进行准确的 XRF 分析
Claisse LeNeo

水泥:合成、研磨和调度

水泥的生产方式是将具有不同活性成分 (SCM) 的熟料研磨成细粉,以达到水泥所需的性能。最常见的添加物是石膏和混合材料,例如粉煤灰、矿渣、石灰石填料、天然火山灰和煅烧粘土。这些材料被研磨到所需的细度,而且要达到目标结晶水泥相的正确比例。 

为了减少能源消耗,必须尽量避免过度研磨。成品水泥的粒度会影响水化反应速率,以及所需的水、缓凝剂和分散剂的用量,而且是决定水泥强度的关键因素。我们的粒径测量解决方案可以帮助实现最佳水泥粒度。由于即使在具有挑战性的加工环境中也能进行快速、实时的分析,我们的解决方案使生产商能够对任何异常情况做出快速反应并监控雄心勃勃的准确目标。通过这种方式,我们的解决方案可辅助实现大幅节能,并且达到最佳的短期和长期水泥强度。更重要的是,生产商可以快速轻松地安装我们的解决方案,最大限度地减少对生产造成的干扰。

监测硫酸盐含量和矿物成分类型(与研磨过程中的脱水有关)对于获得正确的新鲜和硬化水泥性能至关重要。对于混合水泥,需要严格控制成分(包括无定形材料)来满足客户的规格要求和二氧化碳排放目标。我们的 X 射线荧光和 X 射线衍射仪器对此有很大帮助。

我们的解决方案

Insitec 在线粒度仪系列仪器

通过激光衍射实时分析熟料和添加物粒度分布,确保生料研磨和成本控制得当
Insitec 在线粒度仪系列仪器

Mastersizer 3000E

通过可靠的超高速激光衍射仪,可以进行粒度分布分析
Mastersizer 3000E

Aeris 水泥版

通过紧凑型 XRD 进行矿物相识别和量化,可控制熟料的添加量并确认装运质量
Aeris 水泥版

Zetium 水泥版

通过快速准确的元素 XRF 分析,控制熟料的添加量并确认装运质量
Zetium 水泥版

混凝土:确认装运质量 — 准备回收

混凝土由三种基本成分组成:水、骨料(岩石、沙子或砾石)和水泥。水泥,通常是粉末状,在与水和骨料混合时充当粘合剂。这种组合或混凝土混合物经过浇注,将硬化成我们熟知的耐用材料。

利用拆除结构或道路时留下的骨料正逐渐成为流行的混凝土回收方式。过去,这些碎石都被丢弃在垃圾填埋场。但随着人们日益重视环境问题,混凝土回收逐渐受到追捧,碎石得以重复利用,同时降低建筑成本。

在这两种情况下,主要关注的是混凝土是否符合承诺的可加工性、硬化后的质量(抗冻性、水密性、耐磨性、强度)和使用价格(水量)。

而且,成分和材料尺寸非常重要。我们基于激光或 X 射线的仪器可以提供对此类特性进行高质量检查所需的信息。

我们的解决方案

Epsilon 4

实现过程控制的快速、在线元素分析
Epsilon 4

Mastersizer 3000E

通过可靠的超高速激光衍射仪,可以进行粒度分布分析
Mastersizer 3000E

Aeris 水泥版

针对水泥生产各阶段的矿物学探测
Aeris 水泥版

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