水泥與混凝土分析

支援高效、高品質且永續的水泥生產

業界逐步邁向循環式的淨零模式,並開始採用其他燃料和熟料,因此高品質的水泥生產更需要穩定的元素與礦物分析。與此同時,如要最佳化研磨效率和最終的水泥特性,顆粒大小分析仍有不可或缺的地位。相較於過去,現代的水泥製造商更需要嚴密控管製程中的每一道步驟,從而實現最大的效率、成本效益及品質。

製造商如要提升水泥品質與一致性,同時支持永續發展及降低生產成本,則必須採用值得仰賴的材料分析解決方案。諸如 Malvern Panalytical 世界頂尖儀器的解決方案:適用於礦物分析的 X 光繞射技術、適用於化學組成物分析的 X 光螢光與活化原子交叉帶分析儀,以及適用於顆粒大小分布分析的雷射繞射解決方案。我們的水泥產品系列提供一組單站式解決方案,可用於製程的每個部分。這些解決方案可完美整合進入您現有的製程,且提供無論您身在世界何處皆可仰賴的支援服務。

哪個儀器要用於水泥製程中的哪項運作環節?答案請見下圖。

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您可獲得:

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世界頂尖儀器

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單站式分析解決方案

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完美整合

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全球服務與支援

原料萃取

製造商在選擇原料時,必須將成本降到最低,同時確保材料與水泥製程相容。尤其是使用替代原料時。除了材料成本外,還必須考量其對於製程效率及深具挑戰性的永續性目標 (2050 年淨零排放) 帶來的影響。為此,化學和礦物組成極為重要。

我們的解決方案提供高頻原料成分分析,特別是在自動化時,有助於將廢料降至最低,並將原料的礦物和化學組成最佳化。它們可在採石場和生料混合配比時執行這項作業。這些儀器可快速提供結果,讓製造商減少採樣浪費,並確保窯爐在剩餘製程中 (預先混勻和配比) 能獲得穩定進料量,以利達到能源效率。

解決方案

Zetium 水泥版

進行精準的元素 XRF 分析,以取得穩定製程的原料組成和最佳混合性
Zetium 水泥版

Epsilon 4

元素 XRF 分析可迅速提供礦坑回饋,混合廢料量極低,擁有成本亦低
Epsilon 4

Aeris 水泥版

XRD 針對原料進行礦物分析,以利在水泥製程中達到最佳混合性
Aeris 水泥版

CNA Pentos-Cement

利用中子活化交叉帶分析儀,即時控制研磨機中的原料比例,進而達到穩定的生產過程 – 包括濕度測量
CNA Pentos-Cement

Claisse LeNeo

可靠的熔融儀器運用熔融玻璃片去除不同原料,以利進行精準的 XRF 分析
Claisse LeNeo

Claisse Eagon 2

內建兩個熔融位置的儀器,運用熔融玻璃片去除不同原料,以利進行精準的 XRF 分析 – 可提供自動化版本
Claisse Eagon 2

WROXI - 标准参考物质

以合成認證參考物質為基礎,針對原料進行元素分析,提供符合成本效益的解決方案
WROXI - 标准参考物质

生料混合物窯爐處理

在處理生料混合物方面,窯爐效率最大化是降低耗能、碳排放和維護需求的重要一環。將放入窯爐的材料最佳化,有助於達成此目標:這裡需要留意的兩項重點在於監控混合物化學特性正確且維持穩定,並適當研磨原料。 

穩定的原料粗粉組成,同樣是確保窯爐熱曲線維持一致的關鍵,在提供具有合適特性 (例如抗壓強度) 的優質成品上同樣重要。它也會影響耗能、是否使用研磨添加劑、耐火材料使用期限、添加劑消耗、燃料需求與其他製程因素。舉例來說,為了避免 Alite C3S 分解成 Belite C2S 和游離石灰,窯爐必須具備氧化條件。這項穩定性可透過使用 XRF 或線上元素分析 (例如中子活化交叉帶分析儀) 以控制化學成分,或者使用 XRD 控制礦物組成而達成。

最佳操作要求也適用於原料細粉 (避開特別粗的方解石和石英顆粒):生料混合物的顆粒必須夠細,才能確保均勻混合和研磨,而不會死燒。接下來,使用雷射繞射進行粒徑分析,有助於確保結果。 

解決方案

Zetium 水泥版

快速又準確的元素 XRF 分析,可確保生料混合物的化學特性正確且穩定,進而降低耗能、碳排放和維護需求
Zetium 水泥版

Epsilon 4

針對生料混合物進行快速元素 XRF 分析,有助於以低擁有成本控制製程
Epsilon 4

Aeris 水泥版

輕巧 XRD 可控制生料混合物的研磨作業,確保製程達到最高效率,並獲得優質熟料
Aeris 水泥版

Mastersizer 3000

超高速又可靠的雷射繞射,適用於原料粗粉的粒徑分佈分析,以確保原料獲得適當研磨
Mastersizer 3000

Insitec 系列

利用雷射繞射,即時進行原料粗粉的粒徑分佈分析,以確保妥善研磨原料與控制成本
Insitec 系列

WROXI 模組

這項以認證參考物質為基礎的解決方案,可用來判斷 XRF 在各種材料中的氧化物含量。

WROXI 是一種高品質的合成認證參考物質 (CRM) 套件,其涵蓋相當多種氧化物材料,例如礦石、岩石和地質材料。它具有雙重用途:可用於主要熔融玻璃盤校準,或是用於發展二次壓實粉體校準。

以玻璃片為基礎的 WROXI-CRM 基礎軟體套件,包含 15 種認證參考物質、應用範本和監測樣本。一旦完成 WROXI-CRM 水泥擴充套件 (新增 9 個 CRMS) 後,此模組便成為隨即可用的解決方案,可進行各種原料、原料粗粉、熟料及水泥樣本的主要及次要元素分析。

替代燃料

有越來越多的替代燃料正以生質、混合燃料或碳排係數較低的化石廢棄物等形式,取代資源密集型的化石燃料。藉由回收燃料廢棄物的熱值,這些添加劑燃料有助於減少製造水泥時的碳排放。 

不過,必須完整分析替代燃料的安全性、化學、熱和物理特性,才能評估其對於火焰溫度和熱交換等參數的影響。

我們的元素分析儀 (X 光螢光和 CNA 交叉帶分析儀)、礦物 X 光繞射儀和自動熔融樣品製備機,將使這項作業更加便利。

解決方案

Epsilon 4

可針對替代燃料進行快速又準確的元素 XRF 分析,以避免違法排放及製程中出現的不必要變化
Epsilon 4

Claisse Eagon 2

內建兩個熔融位置的儀器,運用熔融玻璃片去除不同的替代燃料,以利進行精準的 XRF 分析 – 可提供自動化版本
Claisse Eagon 2

Aeris 水泥版

使用 XRD 進行替代燃料礦物分析,以避免違法排放及製程中出現的不必要變化
Aeris 水泥版

Zetium 水泥版

可針對替代燃料進行快速又準確的元素 XRF 分析,既能避免不需要的元素,亦能同時減少二氧化碳排放與採購需求
Zetium 水泥版

Omnian

免標準解決方案可快速可靠地分析未知樣本,或是進行替代燃料健全性檢查
Omnian

Pro-Trace

針對各種替代燃料中的元素進行精準追蹤分析
Pro-Trace

製造熟料

熟料是經由高溫處理而生成:預熱原料粗粉、進行煅燒而形成熟料、冷卻熟料及壓碎。如上所示,要達到合適的水泥特性,必須適當控制煅燒條件,然後迅速淬熄熟料。

接著要留意妥善控制煅燒 (游離石灰),避免不需要的元素,並將正礦物相最大化以實現水泥的目標特性。 

為確保妥善進行煅燒,並獲得合適的熟料礦物組成,X 光繞射分析儀正是分析這些條件的最佳工具:可量化影響強度發展的 C3S 含量和類型、影響新鮮特性的 C3A 含量和類型,以及不得高於目標限值的游離石灰和方鎂石數量。Malvern Panalytical 的分析解決方案,善用 Aeris XRD 輕巧繞射儀以支援這項監控作業。 

在源自燃料或生料混合物的內部回收流,使用 X 光螢光控制不需要的元素。Zetium 和 Epsilon 4 都能提供所需資料,以極佳效率監控這些數據。

最後,如上所述,製造商運用永續方法的目標,不僅僅在於取得優質熟料,更希望節省能源和資源。高溫處理熟料需要在 1450°C 下進行煅燒,相關能源通常可透過在煅燒爐和窯爐主燃燒器燒煤而達成。為求節能減碳,使用廢棄物與生質作為替代燃料的情況與日俱增。替代原料也是使用選項。這類替代燃料或替代原料的用量,需要採取特定控制措施,以免對煅燒爐的反應性產生負面影響。我們的 X 光解決方案可讓您的熟料製造享有替代解決方案的優勢,同時無須擔心品質受到影響。

解決方案

Aeris 水泥版

輕巧 XRD 用於熟料的礦物相識別和量化,可監測化學反應並偵測過度燃燒的情形
Aeris 水泥版

Zetium 水泥版

可針對熟料進行快速又準確的元素 XRF 分析,避免從燃料回收流或生料混合物取得不必要的元素 - 為高處理量做好萬全準備
Zetium 水泥版

Epsilon 4

可針對熟料快速進行元素 XRF 分析,避免從燃料回收流或生料混合物取得不必要的元素
Epsilon 4

Claisse Eagon 2

內建兩個熔融位置的儀器,運用熔融玻璃片去除不同物質,以利進行精準的 XRF 分析 – 可提供自動化版本
Claisse Eagon 2

Claisse LeNeo

可靠的熔融儀器運用熔融玻璃片去除不同物質,以利進行精準的 XRF 分析
Claisse LeNeo

水泥:組成、研磨與配送

水泥的製造方式是將含有不同活性成分 (SCM) 的熟料研磨成細粉,進而實現所需的水泥性質。最常見的添加物是石膏與混合材料,例如飛灰、爐渣水泥、石灰岩填充劑、天然火山灰和煅燒黏土。這些材料經過研磨而具備所需細度,並且要達到目標結晶水泥相的正確比例。 

為降低耗能,必須將過度研磨的情況降至最低。成品水泥的粒度會影響其水合反應率,以及所需的水量、阻燃劑和分散劑,因此是決定水泥強度的關鍵因素。我們的粒徑分析解決方案有助於達到最佳的水泥粒度。由於它們的分析快速且即時,包括在嚴苛的製程環境中進行,於是可讓製造商迅速因應任何異常狀況,同時監控深具企圖心的準確目標。如此一來,它們有助於節省龐大能源,並提供最佳短期和長期水泥強度。此外,還可以快速輕鬆地安裝,將干擾降到最低。

監測硫酸鹽含量和礦物組成類型 (攸關研磨期間脫水),對於達到正確的新鮮硬化水泥特性而言至關重要。關於混合水泥,必須密切控制組成 (含非晶形物質),以符合客戶的規格與二氧化碳排放目標。我們的 X 光螢光與 X 光繞射儀器對此助益良多。

解決方案

Insitec 系列

利用雷射繞射,即時進行熟料和添加物的粒徑分佈分析,以確保妥善研磨原料與控制成本
Insitec 系列

Mastersizer 3000E

超高速又可靠的雷射繞射儀器,適用於粒徑分佈分析
Mastersizer 3000E

Aeris 水泥版

輕巧 XRD 用於礦物相識別和量化,可控制熟料添加物,並確認裝運貨物品質
Aeris 水泥版

Zetium 水泥版

快速準確的元素 XRF 分析,可控制熟料添加物並確認裝運貨物品質
Zetium 水泥版

混凝土:確認裝運貨物品質 – 準備回收

混凝土是由三項基本成分構成:水、團聚物 (岩石、沙或砂礫) 和水泥。水泥通常為粉狀,跟水和團聚物混合時,可充當黏著劑。這種化合物,或稱為混凝土混合物,經過傾倒且硬化後,便會成為眾所周知的耐用材料。

回收混凝土成為日益受到歡迎的方法,這是利用拆除結構體或道路後殘留的團聚物而來。在過去,這種碎石會棄置於垃圾掩埋場,但隨著環保問題逐漸獲得重視,回收混凝土可重複使用碎石,同時還能降低施工成本。

在這兩種情況下,主要留意的是混凝土是否符合允諾的可加工性,硬化後品質 (抗凍、水密性、抗磨損性、強度),以及使用價格 (水量)。

組成和材料大小同樣重要。我們的雷射或 X 光儀器可提供必要資訊,以便對此類特性進行高品質檢查。

解決方案

Epsilon 4

快速的線旁元素分析,可實現製程控制
Epsilon 4

Mastersizer 3000E

超高速又可靠的雷射繞射儀器,適用於粒徑分佈分析
Mastersizer 3000E

Aeris 水泥版

可用於所有水泥製造階段的礦物偵測功能
Aeris 水泥版

延伸閱讀