Поточные анализаторы: возможно ли импортозамещение?

РЕФЕРАТ. Конвейерный анализатор АГП-К, работающий по методу меченых нейтронов, позволяет получать данные об элементном составе материала на конвейере каждые 40 с. Метод меченых нейтронов состоит в облучении вещества быстрыми нейтронами с энергией 14 МэВ и регистрации характеристического гамма-излучения, испускаемого при реакциях неупругого рассеяния нейтронов.

Ключевые слова: конвейерный анализатор, метод меченых нейтронов, элементный анализ.

Keywords: conveyor analyser, tagged neutron method, elemental analysis.

Использование нейтронных поточных анализаторов (НПА), которые позволяют контролировать элементный состав сырьевой смеси и сырьевых материалов в режиме реального времени, может существенно облегчить задачу производства каче­ственного цемента. Такой цемент должен соответство­вать требованиям стандартов, чтобы изготовленный на его основе бетон также был качественным и соответствовал установленным требованиям. Выполнение всех этих требований возможно только при стабильном составе клинкера, что, в свою очередь, достигается при постоянном химическим составе сырьевой смеси. Если же этот состав может сильно изменяться, то нужен его онлайн-анализ, позволяющий эффективно откорректировать и свести к минимуму его колебания.

Использование НПА для анализа сырьевой смеси перед подачей в мельницу позволяет контролировать состав смеси и попутно рассчитывать коэффициент насыщения известью. На основании полученных данных регулируют подачу корректирующих добавок, достигая оптимального состава. Эти меры стабилизируют состав подаваемого в печь материала, продлевают срок службы огне­упоров, а также снижают потреб­ление энергии и соответствую­щие затраты средств.

НПА можно применять также при предварительной гомогенизации на усреднительном складе в ходе формировании штабелей, что позволяет проконтролировать этот процесс для каждого штабеля.

Использование НПА широко распространено в мировой практике. На отечественных цементных заводах также применяют НПА, в основном импортные.

Поставляемые на предприятия НПА делятся на два класса:

1) где нейтронным источником является радиоактивный элемент (например, калифорний‑252);

2) с нейтронным генератором (портативным ускорителем дейтронов).

Главное практическое различие — ​нейтронный генератор можно включить и выключить, а радиоактивный элемент генерирует излучение постоянно.

Основные сложности эксплуатации НПА с радиоактивным элементом — ​высокие требования к физической защите источника и необходимость каждый год получать санитарно-эпидемиологическое заключение, а также каждые 2,5 года догружать изо­топ*.

К настоящему времени разработан отечественный конвейерный анализатор АГП-К, который позволяет каждые 40–60 с определять элементный состав сырья на конвейере без какого-либо отбора проб. Это компакт­ное устройство, совмес­тимое с конвейерными лентами шириной от 800 до 2200 мм. Общая схема расположения анализатора показана на рисунке: его нейтронный модуль размещается под рабочей лентой конвейера), там же располагаются блоки с детектирующей аппаратурой. Управляющие анализатором электронные модули и система сбора данных находятся в отдельном пыле- и влагозащищенном шкафу (IP 65). Данные об элементном составе сырья отображаются на АРМ оператора и передаются в систему АСУ ТП предприятия.

Существенная особенность поточного ана­лизатора АГП-К — ​использование нейтронного генератора ИНГ‑27 производства ФГУП «ВНИИА им. Н. Л. Духова». Эта организация — ​один из ведущих мировых производителей нейтронных генераторов. В частности, нейтронный генератор ее производства был установлен на марсоходе НАСА, Curiosity, который проработал в марсианских условиях в штатном режиме более 10 лет.

В таблице приведены данные о погрешности определения различных элементов и оксидов при помощи анализатора АГП-К.

В АГП-К используется метод меченых нейтронов, который позволяет в 200 раз уменьшить фон от объектов, окружающих нейтронный модуль. Благодаря этому точности определения массовых концентраций оксидов при помощи АГП-К лучше или сравнимы с мировыми образцами.

Анализатор АГП-К в течение нескольких лет эксплуатировался на металлургических комбинатах для контроля за стабильностью элементного состава аглошихты. Аппаратура эксплуатировалась в условиях повышенной запыленности, работа систем и градуировочные характеристики приборов были стабильными. Для производственников оказалось очень важно, что после поставки анализатора специалист компании-производителя через специальный телеграм-канал постоян­но контролировал работу систем и отвечал на вопросы эксплуатирующего персонала.

* Миронов А.А. Об эксплуатации поточных нейтронных онлайн-анализаторов // Цемент и его применение. 2011. № 4. С. 22.