水泥工业可持续发展的挑战

在这次采访中,Murielle Goubard,全球建材行业经理莫尔文Panalytical,谈判AzoMaterials对水泥工业可持续发展的挑战。欧洲杯足球竞彩

你的工作如何与水泥开发和生产?

我的主要工作是帮助客户解决他们的主要问题,以及他们的行业和未来面临的新挑战。在建筑材料、水泥是最重要之一,无论是在欧洲杯足球竞彩自己的权利和作为混凝土的组成。所以我的作用是确定有效的分析解决方案等关键问题上,作为水泥生产的脱碳,回收的原材料,能源消耗的控制,以及数字化过程,所有这些领域的一个关键成功因素。欧洲杯足球竞彩所有这些在保持甚至改善水泥和混凝土的最终属性!

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这意味着有机会交换想法和专家在该领域整合当地的特异性,监管和有关,例如,植物资源方面的材料。欧洲杯足球竞彩最后,这是一个非常激动人心的部分,我的角色还包括耦合分析知识与水泥制造想象和开发新的解决方案更优的效率、健壮性、预测方法和成本控制。

什么改变了水泥行业经历了这些最后几年?

40多年来,水泥制造商一直在努力减少自身对环境的影响,尤其是他们的二氧化碳排放量。

为了实现这一点,几个已经采取了行动:

• 改善窑的能源效率和过程。
• 使用替代燃料(工业残留物、生物量等)部分替代化石燃料用于水泥窑。
• 使用替代原料。欧洲杯足球竞彩
• 制造新的多成分水泥(熟料+渣/粉煤灰、石灰石煅烧粘土/,等等),降低熟料内容以减少混凝土对环境的影响。最常用的水泥、波特兰和Portland-composite水泥、熟料内容有超过95%和65%,分别。所谓补充胶结材料,如粉煤灰从炼钢煤电厂和高炉矿渣,可以部分替代熟料。欧洲杯足球竞彩由于熟料率减少,需要更少的能量熟料燃烧,和一些固有的过程排放clinker-making避免。根据脱碳路径紧随其后的是电力和钢铁行业,这些替代原料将不再可用。这就是为什么我们现在看到LC3等新类型的水泥(石灰煅烧粘土水泥),这是由50%熟料煅烧粘土30%,15%石灰,5%石膏(古典普通硅酸盐水泥是由石膏95%熟料+ 5%)。

循环也注意点,领先,例如,回收生产水泥混凝土罚款。

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最后,大植物multi-production线路开发、高度自动化和数字化方向发展监测过程。

解决方案的一部分,帮助这个过渡使用CCUS捕捉二氧化碳排放量(碳捕捉和利用和存储)技术,应用于燃烧和排放过程或结合zero-CO2热源集中的捕获过程排放。

几种不同的突破性技术目前正在调查:

• 从烟气燃烧后分离二氧化碳的技术。
• Oxyfuel燃烧,燃料燃烧的氧气而不是空气,提供更高的烟道气中二氧化碳的浓度。
• Calcium-looping可以集成到水泥厂或用作末端技术。
• 直接分离技术,应用结合zero-CO2热过程。技术的选择取决于他们的技术经济竞争力,取决于不同的可用性可再生电力和废热回收和集成。

最后,其他要研究和开发创新的解决方案,如优化结构混凝土的设计规范,设计基础设施,以便拆卸和重用/回收的混凝土,或与zero-CO2代替混凝土材料,如木材,使用石墨烯纤维代替钢钢筋混凝土,3 d印刷。欧洲杯足球竞彩

近年来环境问题驱动的这些变化如何?

环境问题的主要原因很明显这个颠覆性的转变。水泥是混凝土的粘合剂,是世界上最广泛使用的建筑材料。水泥行业是重要的温室气体排放国,负责全球二氧化碳排放量的7%左右。

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在更先进的水泥干燥过程中,原材料是教廷在大约900 - 1250 oc pre-calciner石灰岩转换成石灰,释放二氧化碳作为副产品。材料然后欧洲杯足球竞彩送入回转窑,在那里他们聚合形成熟料在1450°C(和火焰的温度达到2000°C)。然后冷却熟料、地面和与其他材料混合水泥。欧洲杯足球竞彩燃料的燃烧热熟料水泥窑负责35%的碳足迹。另外65%是工艺流程公布的排放在熟料煅烧反应涉及生产。

水泥生产的规定存在什么?

规定取决于国家/地区。电流规范是基于水泥/混凝土的组成,就像在欧洲,例如,混合的en - 197 - 1波特兰水泥,最近更新en - 197 - 5包括新的多组分的水泥,如LC3 (CEM II /决定物价和杰姆VI)。和一个项目补充新标准en - 197 vi正在进行。

有时这些规定限制新低co2水泥的开发和使用。因此,研究正在进行的好处从标准基于化学成分标准基于水泥的性能。

什么时候莫尔文Panalytical参与水泥的发展吗?

莫尔文Panalytical一直深入参与水泥的开发,首先对质量控制水泥的化学成分以其著名的x射线荧光光谱仪,首先分析技术广泛用于水泥厂。其激光衍射分析仪也广泛控制并行粒度分布。最近x射线衍射仪似乎是关键监控生产的最佳熟料窑。在过去的五年里,这个技术也被广泛部署。

最后,与植物4.0,我们现在看到实时分析器化学分析(交叉皮带PFTNA)或粒度分布(在线/行激光衍射)被越来越多的用于控制为例,第一个,组成窑饲料和第二个水泥颗粒大小分布。欧洲杯猜球平台

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什么是与生产有关的一些挑战低co2水泥?

上经典的挑战保持生产工作一天24小时,一周七天,水泥生产合适的属性,没有客户要求。

新挑战与新“绿色水泥”:

• 使用替代燃料通常意味着高度的异质性,新的火焰概要窑生产熟料,许多变化管理,一个严格的组合控制,以避免有害元素,如汞、Cd, Tl (Max。浓缩的。< 0.5 ppm)或其他元素:、铬、锡、锑、铅、锌和镍(Max。浓缩的。< 10 -100年代ppm),毒药的水泥制造过程。
• 降低熟料率意味着准确控制窑饲料(化学成分/粒子大小),让它尽可能活跃。
• 控制过程(温度、大气)得到正确的产品(氧化,颜色,等等)。
• LC3,使用合适的煅烧粘土-现在,在本地生产好一个是一个真正的挑战,一个专用的煅烧窑和非常准确的工作参数。

如何分析水泥?莫尔文Panalytical提供什么产品来帮助执行水泥分析?

水泥行业不断需要减少实验室分析成本的同时优化分析过程的质量和可靠性。除此之外,每一个阶段的施工过程现在检查的可持续性。水泥是总额的一部分LCA(生命周期评价)的建设;这意味着它的生产必须尽可能的绿色,与先进的实验室可以实现自动化、数字化的操作和过程控制。完成样品制备、分析流程和样品运输和在实验室可以机械化和计算机自动化实验室。

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结果可以合并,验证和分布式而无需人工干预。这将导致更高的可重复性,更小的公差,并降低成本所需的分析而实现更好的性能目标:更加雄心勃勃的kpi可以有针对性的,比如基于低二氧化碳排放量的,例如,在低熟料水泥或使用替代燃料加热窑,节约电力当磨水泥的粒度分布的基础上,使用回收材料或保护资源基于化学成分分析。欧洲杯足球竞彩这些众多的自动化分析可以减少的相对不确定性结果,因此在基本目标和价值观定义验收范围窄。

现在让我们深入领先的自动化解决方案,可以用作kpi传感器水泥厂提高运营效率:

1。x射线荧光光谱仪系统

水泥质量控制汽车实验室使用x射线荧光(光谱仪)系统像莫尔文Panalytical Zetium确定主要和次要的氧化物在熔渣,水泥和原材料如石灰岩、砂,铝土矿。欧洲杯足球竞彩快速和准确的结果广泛的高可变性的化学成分的产品,样品可以准备熔珠使用自动化Claisse Eagon2和WROXI基地和水泥的合成有扩展。

2。结合x射线荧光光谱仪和x射线衍射(XRD)系统

结合x射线荧光光谱仪和x射线衍射(XRD)系统的莫尔文Panalytical Zetium Aeris-Cement完成化学和矿物相分析更完整的样本特征。氧化物化学成分由光谱仪,水泥质量监控是基于经典的量化,如石英粉原料,石灰(曹)和烧结阶段,自由和方解石(碳酸钙)的水泥。这种组合允许管理替代燃料的使用和西装混合物(AF)或替代原材料(ARM)通过全面分析熟料避免负面影响反应。欧洲杯足球竞彩它还允许减少燃料消耗熟料成分的自动监控。它还允许严格监测水泥质量控制,与代表,准确、可靠、快速自动分析硫酸盐(脱水在磨有很强的对水泥性能的影响)和混合水泥的组成,包括量化低二氧化碳的添加剂,如矿渣、粉煤灰或煅烧粘土)。

Zetium Aeris-Cement可以集成到广泛的自动化或视为一个单元安装后的双胞胎。在后者的情况下,专用软件监控两个工具允许这两种技术的结果结合更好的剥削。

3所示。交叉皮带分析器CNA pento称和在线粒度分布分析仪Insitec

这些自动化的解决方案,两个实时仪器用于获得一个持续的关注过程:

• 交叉带分析器CNA pento称基于脉冲速度和热中子活化(PFTNA)技术分析原材料不断欧洲杯足球竞彩
• 在线粒度分布分析仪Insitec

都提供大量的数据:

• 的直接优化过程(节能、准确监控生产绿色水泥使用新的补充胶结材料,如煅烧粘土)。欧洲杯足球竞彩
• 使用数字化增强性能的水泥(机器学习预测28天强度,例如)。
• 通过云解决方案更好的正常运行时间(智能管理器)。

的莫尔文Panalytical交叉皮带分析仪CNA pento称“基于脉冲快热中子活化(PFTNA)技术和直接安装在传送带上不断衡量整个物质流,实时解决问题pre-blending库存控制和采石场管理、原料配合比控制、和材料分类。

Zetium(光谱仪)和Aeris水泥(XRD)提供更完整和准确的信息材料,分析了该Zetium(光谱仪)也可以结合在一个互动循环CNA pento称(PFTNA)给访问与改进的快速和大量的实时数据的准确性,使用O 'Blend软件实例。

添加一个CNA和适当的混合控制软件可以显著降低方差石灰饱和系数的窑饲料和经常达到标准差接近1%。

这通常导致储蓄在三个关键领域:

• 窑热耗。
• 磨削能量。
• 额外的生产。

例如,让我们考虑一下CNA对LSF的影响。在一个设计良好的方差,运行良好的植物应接近1%。

适度提高窑饲料稳定(方差LSF从5%到2%)会使下面描述的好处。开始窑饲料的更不稳定,更戏剧性的好处。

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4所示。其他关键参数制造高性能水泥

的化学和矿物成分、其他关键参数制造高性能水泥的粒度(细度)和粒度分布PSD(现在取代了布莱恩的方法)。这是因为他们直接影响物理机械性能如设定时间(水合率),流变学以及最终的开发力量。粒度分布的每个部分扮演了一个角色在决定水泥性能;这是为什么它是如此重要和实时监控PSD分析:

• 颗欧洲杯猜球平台粒太细(< 2微米直径)导致水泥固化exothermically,设置太快和开裂。
• 大颗粒(> 3欧洲杯猜球平台2微米)可能不会完全水合物在常规使用,减少最终产品的强度。
• 通常,达到最佳强度如果5070%的水泥位于2和32微米之间,取决于最终产品的品位。

结合自动化实验室时,莫尔文Panalytical Insitec水泥Labsizer(激光衍射LD)提供大样本体积水泥测量和过程环境中可以可靠地工作(尘土飞扬、噪声、振动等)。

莫尔文Panalytical在线Insitec(激光衍射)提供了实时连续测量监控最后研磨步骤。其准确和大规模数据优化完成磨性能,增加了植物的吞吐量,同时使重要的储蓄在特定的能量。II软件管理的莫尔文链接自动闭环控制实时反应生产波动,使磨削过程的优化和减少的变化。

莫尔文Panalytical伟大的经验让我们分享,水泥生产可以增加5 - 8%左右,能量从4减少到8%时,标准差是减少20 - 40%(生产更稳定)。

总之,最近水泥行业的可持续的挑战使明天的植物智能和“行业4.0”。工业物联网等技术,人工智能,和cyber-physical系统将无缝互动,交流和不断调整。

这需要收集大量的准确的数据,在自动化环境中使用正确的“传感器”,如化学成分(光谱仪,PFTNA)矿物学(XRD)和颗粒大小(激光衍射),正确的采样(光谱仪融合机)。欧洲杯猜球平台莫尔文Panalytical,巨大的经验,是唯一供应商提供所有这些自动化传感器,它允许我们这些组合结果的最大限度提高流程效率,同时生产水泥符合你客户的要求,包括水泥(混凝土)的属性和产品的生命周期评价与最近的可持续发展的目标。

关于Murielle Goubard

Murielle Goubard,全球建材行业经理莫尔文Panalytical,侧重于业务发展的分析解决方案应用于欧洲杯足球竞彩水泥、混凝土、玻璃、沥青材料。她获得博士学位在巴黎索邦大学材料科学,法国,然后让索欧洲杯足球竞彩尔维材欧洲杯线上买球料研究了15年。她加入了莫尔文Panalytical 17年前,发展她的建筑材料知识的总经理莫尔文Panalytical法国和许多与国际水泥公司的合作。欧洲杯足球竞彩

关于莫尔文Panalytical

莫尔文Panalytical科学家和工程师所使用的技术是在广泛的行业和组织来解决的挑战与最大化生产力,发展更好的优质的产品和让他们市场更快。我们的使命是创造优越,以客户为中心的解决方案和服务,提供实实在在的经济影响通过化学、物理和材料的结构分析。欧洲杯足球竞彩