使用EDXRF分析水泥生产中的氯

前言

早在上个世纪中叶，自从发现在水泥中添加1%-2%的氯化钙会加速水化并提高水泥强度，人们常以氯化钙的形式将氯添加至水泥中。然而，此做法现已被淘汰，因为水泥中的氯化物具有腐蚀作用。

其中，氯化物所引起的腐蚀对钢筋的影响Z 严重。通常，嵌入混凝土中的钢会受到周围钝化层的保护而不被腐蚀。但是如果氯离子含量超过一定水平，其会破坏钢周围的保护层，并开始腐蚀钢。这可能会导致结构损坏。

这并非水泥中氯的唯 一负面影响：氯化物也会溶解钙，从而对表层混凝土的质量产生负面影响。高浓度的氯化物可能会通过形成羟基氯化钙水合物来破坏氢氧化钙的稳定性，这也会导致产品质量下降。

监控水泥生产中的氯含量至关重要，而对于生产期间的质量控制工艺而言，使用能量色散X射线荧光法（EDXRF）来完成此任务是理想选择。

1  水泥中的氯化物限值

如上所述，氯化物的内部来源才是问题所在，因此氯化物限值仅适用于这些来源。一般来说，对于预应力混凝土结构或钢筋混凝土，氯化物限值被设定在0.05%-0.1%（按重量计）的范围内。这大致相当于水泥中的0.4%-0.8%氯化物。使用外加缓蚀剂或镀锌钢可以对氯含量给出一些余地，稍微提高一点的氯化物的限值。

2  XRF分析用于测定水泥中的氯化物含量

通过检测水泥中氯的存在来确定氯化物含量。X射线荧光光谱法是适用于采矿厂和水泥厂的Z 简单的仪器分析技术之一，因其制备样品的步骤简单，且能快速分析所有类型的材料（包括粉末）。多年来，台式能量色散XRF（EDXRF）光谱仪已被成功用作采石场和水泥厂的质量控制工具，以控制原材料和生产样品。

而且，选择正确的仪器可确保获得水泥中氯含量的可靠和准确结果，并可用于从原材料分析到Z 终产品的多个生产阶段。

在选择分析仪时，用户希望其设计有保障，足够坚固耐用，能承受多尘、大批量生产的环境（例如水泥厂的环境）。

在现代仪器中，高分辨率的检测器和经优化的校准参数相结合，能确保获得值得信赖的结果。对于大多数分析，内置的大气补偿功能可实现可靠的分析，而无需氦气或真空吹扫，即可在保持Z 佳稳定性的同时，将每次分析的成本降至Z 低。仅在绝 对必要时使用氦气（如在测量Na和Mg等低含量低能量元素的情况下）。

用户可设置质量控制（QC）例行程序，以及每个控制元素的浓度目标及下限和上限；显示的控制图清楚地显示样品是否在控制范围内。

3  样品制备

为了进行精密且准确的多元素分析，必须制备样品，以满足矿物和水泥行业规范的生产控制高标准。这意味着需要使用振动式磨机来研磨粉末样品，并在其中加入助磨剂，以防止样品堵塞磨机并助其结合成型。

之后，只需将水泥粉末压成样片，并将样片放入分析仪中。只需按下按钮，即可开启X射线荧光分析，并在几分钟内返回完整的成分明细，使高通量分析变得简单。

4  典型性能

本节中显示的数据给出了日立台式XRF光谱仪LAB-X所具有的典型性能。日立的X-Supreme8000也可用于水泥分析，一次Z 多可容纳10个样品，是大批量测试的理想选择。

通过测量一系列已分析的水泥样品，建立其氯含量与其X射线信号之间的关系，即可建立起一个简单的经验校准方法。

根据对碳酸钙样品进行10次重复测量以及对水泥标样进行10次重复测量的结果计算出检出限和精密度。

借助先进直观的软件，操作员可以密切关注趋势数据，以了解氯含量是否会随着时间的推移而逐渐上升，并预防生产问题的发生。由于LAB-X光谱仪本身存储了多达100，000个结果，因此用户可轻松查看新旧结果，在集成打印机上打印出其纸质记录，将其下载至USB存储设备，甚至能将其上传至日立的云服务ExTOPE Connect，以便对这些结果（包括来自整组仪器的数据）进行远程管理。

总结

虽然分析水泥中的氯并非新鲜事，但获得水泥生产中氯含量的准确数据对于早期检测生产过程中所出现的问题至关重要。使用EDXRF可提供可靠的现场内部解决方案，并Z 大限度地缩短停机时间。