Analysis of Cement Clinker using ARL X’TRA Companion Benchtop XRD

Význam tématu

Analýza klinčeru cementu je klíčová pro optimalizaci výrobního procesu a zajištění kvality výsledného cementu. Krystalické fáze v klinčeru určují mechanické vlastnosti a trvanlivost finálního materiálu. Rentgenová difrakce přináší detailní informace o složení a struktuře fází, což je nezbytné pro kontrolu surovin a procesů v cementářském průmyslu.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo demonstrovat možnosti použití přenosného rentgen difraktometru ARL XTRA Companion při analýze klinčeru. Autoři prezentují postup měření, opakovatelnost výsledků dle normy ASTM C1365 a jednoduchost jednoklikové Rietveldovské kvantifikace.

Použitá instrumentace

Rentgenový difraktometr Thermo Scientific ARL XTRA Companion s goniometrem theta theta ve formaci Bragg-Brentano a zdrojem 600 W pro Cu K alfa záření. Detektor je pevnolatičkový s pixely 55x55 mikrometrů. Systém podporuje řízení divergence, Sollerovy štěrbiny, variabilní hranou paprsku a volitelný vodní chladič.

Použitá metodika

Powdered clinker byl melován kuličkovým mlýnem a měřen v reflektivním režimu s Ni filtrem. Vzorek byl analyzován 21 krát po 10 minut dle ASTM C1365. Fázová kvantifikace proběhla v softwaru Profex s algoritmem BGMN založeným na fundamental parameters metodě. Referenční struktury byly vybrány podle publikace Aranda et al 2012.

Hlavní výsledky a diskuse

Opakované Rietveldovské refinements ukázaly vysokou reprodukovatelnost a souladu s limity normy. Celkový obsah C3S dosáhl průměrných hodnot kolem 77, ze kterého byl vypočten standardní odchylka 0.25 odpovídající normě 0.74. Fáze C3A, C4AF a C2S vykazovaly odchylky pod stanovenými limity. Nebyl detekován amorfní obsah. Rozlišení modifikací C3S M1 a M3 bylo dosaženo s jednotkovou odchylkou kolem 1 procentního bodu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a spolehlivá identifikace a kvantifikace hlavních fází klinčeru
• Jednokliková Rietveldovská analýza vhodná pro on-line procesní kontrolu
• Automatizovaná komunikace výsledků do laboratorního informačního systému
• Vysoká reprodukovatelnost v souladu s průmyslovými normami

Budoucí trendy a možnosti využití

• Vylepšení detekčních systémů pro rychlejší a citlivější měření
• Integrace s umělou inteligencí pro autonomní interpretaci dat
• Rozšíření metod na analýzu amorfních složek a mikrostruktury
• Přechod na mobilní a přenosná zařízení přímo na výrobní lince

Závěr

ARL XTRA Companion poskytuje spolehlivá a rychlá data pro analýzu cementového klinčeru s vynikající reprodukovatelností dle ASTM C1365. Kombinace moderního detektoru a fundamental parameters modelu umožňuje efektivní kontrolu procesu a vývoj nových materiálů.

Reference

1. N Dobelin a R Kleeberg Journal of Applied Crystallography 2015 48 1573 1580
2. MA G Aranda A G De la Torre L Leon Reina Review in Mineralogy and Geochemistry 2012 74 169 209