ARL X900 X射线荧光光谱仪在水泥工业中的应用

Thermo Scientific ARL^? X900光谱仪是一款高性能的波长色散X荧光光谱仪，具备操作简单，维护成本低等特点。该仪器配备通用测角仪，可覆盖从氟（F）至镅（Am）的元素分析，另提供多个固定道选项，以满足更高分析通量的需求。采用铑靶X射线管，并结合优化的光学几何结构，确保仪器具备极高的灵敏度。

（根据用户要求，测角仪可扩展自硼到镅的元素分析范）

该光谱仪提供三种功率型号。1500 W或2500 W无需额外配置冷却系统即可运行。4200 W高功率型号则需配置外部水冷系统， P10探测气体的消耗极低，每50升气瓶可使用约30个月。

三种功率配置下，测角仪均具备优异的稳定性，并对包括钠（Na）、镁（Mg ）乃至氟（F）在内的所有元素/氧化物表现出良好的分析精密度。

此外，ARL 900光谱仪还可集成创新的X射线衍射（XRD）系统， 用于监测水泥生产过程中的物相演变。

通过Thermo Scientific OXSAS分析软件可便捷操作ARL X900，并支持与LIMS及自动化系统对接。

ARL X900光谱仪采用模块化设计语言，可在同一台设备中现实XRF和XRD分析。覆盖水泥生产过程中的多项质量控制场景。

水泥工业过程与质量控制实验室的核心任务是对生料、熟料及水泥中的CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、SO₃、K₂O、Na₂O、P₂O₅、TiO₂、Cl等元素/氧化物进行定量分析。

ARL X900光谱仪提供出厂校准，为新用户提供交钥匙解决方案。例如，表1列出了熟料与水泥的粉末压片样品在出厂校准中所涵盖的元素浓度范围。

表1.水泥校准的浓度范围

测角仪与固定道均可用于上述元素/氧化物的分析。测角仪以顺序模式分析各元素组分，通常每个元素分析时间10-20秒。固定道的配置数量取决于所需的分析速度和样品处理量。

ARL X900光谱仪中的集成的x射线衍射系统可实现水泥工业中的多种物相分析具体如下。

游离氧化钙在水化过程中会与水反应并发生体积膨胀（CaO+H₂O→Ca（OH）₂），因此水泥中游离石灰含量必须控制在2%以下，以避免任何问题。

在窑内温度高于1350℃的条件下，游离氧化钙与贝利特（C₂S）反应生成阿利特（C₃S）。阿利特能够提高熟料强度，是理想产物。游离石灰的消耗越多，C₃S的生成量越高，水泥强度也越高，但同时能耗也随之增加。需在C₃S形成与能耗之间取得平衡。通过XRD监测游离石灰含量有助于优化该工艺。

水泥由熟料、石膏及其他掺合料（如石灰石、矿渣、火山灰、粉煤灰等）组成。熟料是水泥中成本最高的组分，通过ARL X900的集成XRD系统可以直接测定水泥中熟料的含量。