傅里葉變換紅外光譜的水泥生料在線分析

胡 榮，劉文清，徐 亮*，金 嶺，楊偉鋒，王鈺豪，胡 凱，劉建國

1. 中國科學技術大學環境科學與光電技術學院，安徽 合肥 230026 2. 中國科學院安徽光學精密機械研究所環境光學與技術重點實驗室，安徽 合肥 230031

引 言

水泥是最重要的建筑材料之一，在建筑，道路，水利，海洋和國防工程中應用極廣[1]。水泥行業中，生料的質量控制是保證水泥熟料和產品的質量的基礎，對生料中的關鍵成分進行測量是生產過程調控的關鍵一環。為確保水泥生料質量，其所含Fe2O3，SiO2，CaO，Al2O3四種氧化物百分比需滿足3個指標在穩定的范圍內[2]。生產原料品質的不穩定會造成生料成分波動較大，若不及時的調整其中Fe2O3，SiO2，CaO，Al2O3四種關鍵氧化物的配比，會導致生產的水泥品質不穩定，甚至不合格，直接造成資源的浪費和企業的損失。因此通過在線獲取生料的成分含量，在此基礎上調節原料配比，是生產高品質水泥的重要環節。

現常用的水泥生產質量檢測方法主要是X射線熒光光譜分析法(X-ray fluorescence，XRF)和瞬發γ射線中子活化分析(prompt gamma neutron activation analysis，PGNAA)[3-5]。XRF具有分析靈敏度高，使用簡便的特點，但本質上屬于離線分析方法，控制滯后，且會產生對人體有輻射危害的X射線[6]。中子活化法可實時在線分析多元素，準確度高，但因為使用了中子源這一放射源，若操作不當會對人體健康造成不可逆轉的傷害[7-9]。為了快速安全地分析水泥原料成分，近年來也有些其他的技術被研究，比如激光誘導擊穿光譜(laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS)[10]。但LIBS用于水泥成分分析需要制備樣品壓片。而傅里葉變換紅外(Fourier transform infrared，FTIR)光譜無需制樣，快速簡單，可同時測量多種組分，是一種安全環保的分析技術[11]。……