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Analizzatori XRD e XRF portatili per l'analisi del cemento

作者 

Gli analizzatori a diffrazione a raggi X (pXRD) e fluorescenza a raggi X (pXRF) portatili Olympus forniscono a tecnici, ingegneri e ricercatori l'identificazione quantitativa in tempo reale per diversi tipi di cemento, calcestruzzo e singole componenti. Attraverso le analisi in loco, questi analizzatori compatti possono identificare e quantificare le fasi di materiale in modo veloce e preciso.

Mentre per inviare campioni a un laboratorio esterno possono essere necessari giorni o settimane, per l'analisi del cemento mediante la brevettata tecnologia pXRD e pXRF Olympus sono sufficienti alcuni secondi o minuti. L'utilizzo di questi analizzatori nella produzione e nel controllo qualità del cemento facilita l'identificazione del valore del materiale in ingresso da cave, depositi e silos a forni e cementifici.

Materiali in cava

  • Verificare il contenuto di calcio direttamente sul posto
  • Controllare la qualità di tutti i materiali estratti

Deposito di materiali grezzi

  • Conoscere la composizione elementare di ogni materiale in deposito
  • Assicurarsi di indirizzare il materiale corretto dal deposito al forno

Materiali correttivi

  • Verificare la corretta aggiunta dei materiali correttivi

Gesso

  • Analizzare i flussi in ingresso dei materiali
  • Ispezionare il gesso in ingresso per controllare il corretto contenuto di solfato (SO4)

Depositi di clinker

  • Verificare il materiale miscelato proveniente dal forno per velocizzare i processi produttivi
  • Conoscere la composizione chimica dei materiali miscelati pronti per l'operazione di ricombinazione

QC in entrata al forno

  • Controllo qualità (QC) in entrata dei prodotti cotti in forno per verificare la corrispondenza dei materiali in modo da evitare alterazioni anticipate del materiale


 

Vantaggi degli analizzatori XRD Olympus

La tecnologia pXRD Olympus ha numerosi vantaggi come:

  • Veloce acquisizione: Dalla preparazione dei campioni all'analisi in pochi minuti
  • Praticamente senza manutenzione: Funzionamento senza l'ausilio di gas compresso, raffreddamento ad acqua, sistema di raffreddamento secondario o trasformatore esterno, in modo da diminuire i costi e i tempi di inattività
  • Facile preparazione dei campioni: Un semplice trattamento con mortaio e pestello può essere realizzato in modo veloce sul campo dagli operatori con qualsiasi livello di esperienza e senza apparecchiatura sofisticata
  • Supporto per campioni di ridotte dimensioni: Richiede solamente 15 mg di materiale in confronto alle grandi quantità necessarie per le analisi XRD convenzionali

Analizzatore XRD

Gli analizzatori XRD Olympus forniscono capacità analitiche simili a sistemi da laboratorio più grandi e complessi mediante soluzioni compatte, di facile uso e convenienti.


 

Quantificazione sul campo

Gli analizzatori pXRD Olympus possono identificare tutte le fasi minerali in tempo reale direttamente sul campo indipendentemente dalla composizione chimica e l'orientazione. Attraverso gli analizzatori a diffrazione a raggi X con tubo al Cu possono essere analizzati diversi materiali come cemento Portland, calcestruzzo, gesso, pietre calcaree, pozzolana e altri:

Gli analizzatori XRD Olympus possono analizzare diversi tipi di materiali nell'ambito del processo di produzione del cemento.

Gli ingegneri possono usare queste informazioni in tempo reale e in loco per determinare con maggior precisione la composizione chimica e la qualità del cemento, unitamente all'analisi degli additivi usati durante il processo. Nell'impianto gli ingegneri possono realizzare in loco un'analisi della composizione chimica e della fase, riducendo la quantità di clinker, materia prima e additivi non conforme alle specifiche che deve essere trattenuta e miscelata nuovamente.

Come illustrato nel precedente difrattogramma, gli analizzatori XRD TERRA™ II e BTX™ III Olympus possono identificare velocemente diverse fasi nel settore della produzione del cemento e degli aggregati come: livelli di calcio nella cava, contenuto di zolfo nel flusso in ingresso del gesso e qualunque additivo o anomalie che potrebbe essere rilevata. Ogni componente può essere identificata e quantificata in tempo reale mediante il software Olympus innovativo e integrato SwiftMin® per l'identificazione della fase e la quantificazione automatizzate, oppure attraverso l'autonomo pacchetto software XPowder (incluso). Queste opzioni possono perfino facilitare la quantificazione delle informazioni della fase e della mineralogia durante l'intero processo.

Un tecnico realizza velocemente un'analisi mediante l'analizzatore XRD portatile TERRA II. 65 66

Addizionale identificazione della fase

Il cemento e il calcestruzzo sono principalmente costituiti di silicati di calci, solfati e carbonati, insieme al silicio. Mentre gli analizzatori pXRD Olympus possono quantificare facilmente e velocemente queste componenti, possono anche identificare altre fasi nel prodotto. Queste fasi includono spurrite solfatica, denominata anche ternesite.

Alti contenuti di spurrite solfatica induce un aumento dei costi energetici e una diminuzione dell'efficienza durante la produzione. I nostri analizzatori pXRD TERRA II e BTX III possono velocemente e facilmente identificare e quantificare la spurrite solfatica come riportato di seguito.

L'analisi XRD di cemento Portland identifica e quantifica la spurrite solfatica.

Oltre alle desiderate fasi di silicato di calcio di alite, larnite e hatrurite, esiste una concentrazione misurabile (20%) di spurrite solfatica contaminante nel cemento Portland di qualità commerciale. Questa e simili fasi intermedie come cloruri alcalini o solfati alcalini, possono formarsi a causa delle differenti temperature nel forno o nel ciclone durante la produzione.

Quando questi anelli di spurrite solfatica vengono trovati nelle incrostazioni dei forni, possono causare diversi problemi come l'alterazione della tenuta del forno e l'aumento del consumo energetico, incrementando l'ingresso della polvere nel forno e compromettendo le condizioni di sicurezza. Con il passare del tempo, questi forni incrostati possono condurre a arresti della produzione costosi e non pianificati, pertanto risulta importante identificare tempestivamente queste fasi potenzialmente contaminanti.

Il calcolo di Bogue

Il calcolo di Bogue viene usato per stimare velocemente e facilmente i quattro principali minerali del clinker nel cemento Portland: alite, belite, alluminato e ferrite in base alle concentrazioni di diversi ossidi come, ossido di silicio, ossido di ferro, ossido di alluminio e ossido di calcio. Il calcolo di Bogue è riportato di seguito:

Alite (Ca3Si): C3S = 4,0719CaO - 7,6024SiO2 -1,4297Fe2O3-6,7187Al2O3

Belite(Ca2Si): C2S = 8,6024SiO2 + 1,0785Fe2O3 + 5,0683Al2O3 - 3,0710CaO

Alluminato (Ca3Al): C3A = 2,6504Al2O3 - 1,6920Fe2O3

Ferrite (Ca4AlFe): C4AF = 3,0432Fe2O3

 

Gli analizzatori XRF portatili Vanta™ Olympus possono quantificare queste composizioni in meno di 30 secondi. Utilizzando un campione in cemento Portland commerciale è possibile calcolare le concentrazioni ignote in modo veloce e diretto sull'analizzatore.

Gli analizzatori pXRF Vanta possono facilitare l'analisi di componenti critiche di clinker nel cemento in tempo reale senza l'ausilio di strutture esterne, come illustrato precedentemente. Combinato con gli analizzatori pXRD TERRA II o BTX III, questi strumenti rappresentano un kit completo per le analisi di cemento e calcestruzzo.

L'analisi del cemento risulta veloce e facile mediante l'analizzatore XRF Vanta.

Analizzatore XRF Vanta

Gli analizzatori XRF Vanta sono strumenti robusti e affidabili per il processo di produzione del cemento.

Maggior informazioni sugli analizzatori XRF e XRD portatili

Desideri avere maggior informazioni sugli analizzatori pXRF e pXRD nel processo di produzione del cemento? Contatta il tuo rappresentante locale per organizzare una dimostrazione o consulta le seguenti risorse:

Olympus, il logo Olympus, Vanta, BTX e TERRA sono marchi commerciali di Olympus Corporation o delle società controllate.

SwiftMin è un marchio registrato di MinEx CRC.


Application Scientist, XRF Technologies

Josh Litofsky holds a bachelor’s degree in physics from Beloit College and PhD in chemical engineering from Pennsylvania State University. For his PhD, he focused his research on advanced characterization of designer materials using X-ray diffraction. From 2019 to 2022, Josh brought his expertise to Evident as an application scientist, supporting our X-ray fluorescence (XRF) analyzers to provide enhanced solutions to customers. In his free time, Josh enjoys running and has run the fastest 100k in the state of Pennsylvania.

Olympus IMS

应用所使用的产品
Le serie di analizzatori XRF portatili Vanta™ rappresentano gli strumenti XRF portatili più recenti e potenti Olympus. Sono in grado di realizzare delle analisi elementari precise per i clienti che devono ottenere direttamente sul campo dei risultati di qualità di laboratorio. Gli analizzatori sono progettati per assicurare resistenza, un grado di protezione IP54 o IP55, e una conformità ai test di caduta, garantendo un maggiore tempo di operatività e un minore costo di proprietà.
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