MỘT BƯỚC TIẾN CHỦ YẾU
CHO MỘT MÁY PHÂN TÍCH THAN TRỰC TUYẾN SỬ
DỤNG CÔNG NGHỆ PGNAA
R.C. Woodward - M.P. Evans - E.R. Empey
Thermo Fisher Corporation - T&H Agri Jsc (Đại diện độc quyền của Thermo Fisher tại
Việt nam)
TÓM TẮT
Từ giữa những năm 1980, các nhà sản xuất than đã biết rằng những máy phân tích than
trực tuyến đạt độ chính xác cao nhất là loại cung cấp đầy đủ thành phần các nguyên tố,
phân tích dòng than mẫu và sử dụng công nghệ Phân tích hoạt hóa tức thời bằng tia
gamma (gọi tắt là PGNAA). Vào năm 1993, Thermo Gamma-Metric (thermo Fisher) đã
giới thiệu một mẫu thiết bị qua băng chuyền sử dụng công nghệ này trong công nghiệp
sản xuất xi măng, cho phép phân tích toàn bộ dòng trong quá trình chế biến mà không
cần lấy mẫu. Tuy nhiên cách đây hai năm, điều này mới được biết đến trong công nghiệp
sản xuất than. Nhóm tác giả đã xem xét những khái niệm về sản phẩm mới này, bao gồm
những kết quả tại thực địa, những ưu điểm và cả những hạn chế.
BỐI CẢNH
Máy phân tích than trực tuyến bắt đầu được phát triển vào cuối những năm 1970 và đầu
những năm 1980 tại Mỹ, Australia và Châu Âu. Hầu hết các máy phân tích than là một
trong ba loại sau:
• Thiết bị đo độ ẩm trực tuyến sử dụng công nghệ sóng vi ba
• Máy đo độ tro trực tuyến sử dụng công nghệ tia gamma giảm dần (được biết đến
khá phổ biến hoặc như là những máy đo gamma kép, thiết bị dẫn truyền năng
lượng kép (DUET) hoặc máy đo dẫn truyền năng lượng thấp (LET), (Xem hình 1)
và
• Máy phân tích nguyên tố (Xem hình 2) được sử dụng để phân tích độ tro và lưu
huỳnh, và đôi khi cả những thông tin về thành phần của tro. Những máy phân tích
này dựa trên công nghệ PGNAA để phân tích các nguyên tố qua dòng than mẫu
chứ không phải là dòng than trong toàn bộ qui trình chế biến. Khi công nghệ phân
tích PGNAA được kết hợp với máy đo độ ẩm, như nói chung trong trường hợp
này, độ ẩm, giá trị nhiệt và khối lượng lưu huỳnh trên một triệu BTU cũng có thể

nguyên liệu xi măng thô (Xem hình 4) và điều khiển chu trình. Những thiết bị này đã
được ngành công nghiệp xi măng chào đón, và hãng Thermo Gamma-Metrics (thermo
Fisher) đã bán được hơn một trăm chiếc. Vào những năm 1990, một câu hỏi rõ ràng đã
được đưa ra sau đó vài lần: Tại sao không xây dựng một thiết bị tương đương cho ngành
than, như là một công cụ nhằm giảm khoảng cách (về chi phí đầu tư) giữa một máy đo độ
tro rẻ tiền với thiết bị phân tích bằng công nghệ PGNAA đỉnh cao. Cuối cùng, với việc
không cần hệ thống lấy mẫu, không băng chuyền kết nối và không cần sắp xếp thêm một
khoảng diện tích cần thiết (hay xây tháp hoặc một tòa nhà), chi phí lắp đặt cho một máy
phân tích như vậy được cho rằng rẻ hơn rất nhiều cho việc lắp đặt một máy phân tích than
PGNAA sử dụng dòng than mẫu.
Tình thế khó xử mà các nhà cung cấp máy phân tích đang phải đối mặt bao gồm 3 vấn đề.
Với những người mới bắt đầu, họ biết rằng những thiết bị này không chính xác khi phân
tích một mặt cắt thay đổi và không tối ưu (từ quan điểm vật lý) của than trên băng
chuyền. Một vấn đề thứ hai làm nản chí việc phát triển dòng sản phẩm này là việc nhận ra
rằng bất kỳ máy phân tích sử dụng công nghệ PGNAA qua băng chuyền như thế này sẽ
làm giảm sự đóng góp của băng chuyền với các số liệu phân tích thô, bao gồm cả lượng
khí lưu huỳnh không phải không quan trọng trong hầu hết các băng chuyền, sẽ là một
nguồn khác dẫn đến mâu thuẫn trong phân tích. Và cuối cùng, cảm giác rằng thậm chí
nếu có sự xuất hiện của công nghệ PGNAA rẻ tiền nhất trong cấu hình của thiết bị thì chi
phí cũng phải cao gấp ba lần một máy đo độ tro tia gamma kép. Liệu nhà sản xuất than sẽ
sẵn sàng chi trả cho một số tiền như vậy chỉ để có thông tin về lưu huỳnh và/hoặc kết quả
độ tro chính xác hơn thay cho một máy đo độ tro kết quả thấp, khi mà rõ ràng rằng thiết
bị này không phải ngang bằng với một chiếc máy kiểm soát chất lượng than Thermo
Gamma-Metrics CQM trong lĩnh vực phân tích? Cuối cùng, quyết định để phát triển một
chiếc máy phân tích than công nghệ PGNAA trong cấu hình của băng chuyền là một sự
mạo hiểm được tính toán, mà thành công trước đó của những thiết bị PGNAA sử dụng
trong công nghiệp xi măng đã làm giảm bớt sự rủi ro.
NHỮNG THÁCH THỨC GIA TĂNG
Với những người không hiểu rõ lắm, dường như khá đơn giản để định lại cấu hình của
máy phân tích xi măng thành máy phân tích than. Chỉ cần thay đổi một vài thông số trên

sử dụng công nghệ PGNAA cho dòng than mẫu), mà những khách hàng ban đầu mua
máy phân tích này phải sẵn sàng chấp nhận.
ƯU ĐIỂM
Máy phân tích nguyên tố trên băng chuyền có một số ưu điểm rõ ràng so với những máy
phân tích dòng mẫu PGNAA:
• Không đòi hỏi hệ thống lấy mẫu cho máy phân tích – Điều này có nghĩa là
không những không cần máy lấy mẫu, mà còn không cần băng chuyền kết nối,
không cần giấy phép cho những qui định kiểm tra ngành dọc, không cần tìm kiếm
một diện tích mặt bằng để đặt máy phân tích. Ngoài ra, sự thành công của việc sử
dụng máy phân tích không phụ thuộc vào một hệ thống liên quan. Tuy nhiên, có
một nhược điểm quan trọng do không có một hệ thống lấy mẫu là việc lấy những
mẫu vật lý để tổi ưu hiệu chỉnh mẫu đo tại thực địa trở nên khó khăn hơn.
• Chi phí lắp đặt – Chi phí cho một máy phân tích trên băng chuyền PGNAA
được lắp đặt có thế xấp xỉ khoảng 300.000 USD, bao gồm cả một máy đo độ ẩm.
Điều này tương phản với những máy phân tích dòng mẫu PGNAA được lắp đặt
có chi phí từ 450.000 đến 750.000 USD.
• Thời gian lắp đặt: Không tính cấu trúc cần hỗ trợ thêm và thời gian vận chuyển
đường ống, đường điện, thang hay bảng điện, không lắp đặt thêm máy lấy mẫu và
băng tải mới, thời gian lắp đặt sẽ giảm đi một cách đáng kể
• Tính linh hoạt của nơi đặt thiết bị - Nó có thể đặt ở bất kỳ chỗ nào cần thiết,
không nhất thiết phải ở nơi đặt được một hệ thống lấy mẫu. Không cần hạn chế
cho kích thước các phần, trong khi những máy PGNAA phân tích dòng mẫu
thường bị hạn chế khoảng cách tới đỉnh là 3-4 inch.
• Dễ lắp đặt lại – Với thiết kế đơn giản, sẽ rất dễ dàng lắp đặt lại máy phân tích khi
phải di chuyển di chuyển các băng tải.
• Dễ bảo dưỡng – Mặc dù có các dây băng tải hình ống trong những máy phân tích
trên băng chuyền mà đôi khi cần phải thay thế, thiết bị không có các cảm ứng cấp
độ, sự truyền động dây curoa hay phễu đầu vào có các bộ phận phụ thuộc vào việc
đôi khi ngừng hoạt động hoặc thay thế thiết bị.
HẠN CHẾ

Coastal
Coal
Brooks Run
Mine, WV
5/ 2002 42 inch Kiểm soát tại nhà máy
Pre plant
Andalex
Coal
East Carbon,
UT
6/2002 48 inch Giám sát chất lượng than
được bàn giao từ xe đến
xe
Sempra
Energy
Twin Oaks
Generating
Station, TX
2/2003 60 inch Kiểm soát chất lượng
hàng dự trữ
Trans-Alta
Utilities (2 máy
phân tích)
Centralia, WA
Trạm phát điện
1/2003 48 inch Giám sát và kiểm soát
kho trên tàu chứa
Hình 6 – Bảng tổng hợp lắp đặt máy phân tích PGNAA trên băng chuyển
ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG
Những kết quả về hoạt động của máy phân tích trên băng chuyền, được gọi là ECA (máy

• thiếu một hệ thống mẫu (để hoặc cung cấp cho máy phân tích hoặc có thể đôi khi
lấy mẫu vật thể để so sánh máy phân tích)
• hạn chế về khoảng cách của máy với trần nhà hoặc với xung quanh
• sự bất tiện của các vật dụng đang hoạt động
• việc bảo vệ khỏi các nguyên tố chưa đủ
Do đó, việc lựa chọn vị trí máy phân tích thường bị thỏa hiệp. Hi vọng rằng sự ra đời
của các máy phân tích nguyên tố trên băng chuyền sẽ làm giảm sự thỏa hiệp này.
Loại máy phân tích
Việc lựa chọn các loại máy phân tích thường tập trung vào máy đo độ tro (và độ ẩm) sử
dụng tia gamma kép, máy phân tích nguyên tố trên băng chuyền và máy phân tích nguyên
tố dòng mẫu. Tiêu chí quan trọng nhất trong việc lựa chọn giữa những máy đo độ tro tia
gamma kép và máy phân tích nguyên tố than công nghệ PGNAA là:
• Tham số cần quan tâm – Nếu nhà sản xuất than không cần đo khí lưu huỳnh
trực tuyến thì một chiếc máy đo độ tro tia gamma kép có thể là đủ.
• Yêu cầu độ chính xác – Khi những yêu cầu về độ chính xác trở nên nghiêm ngặt
hơn, nên dành sự ưu tiên cho việc chuyển từ một chiếc máy đo tro tia gamma kép
sang một chiếc máy phân tích nguyên tố trên băng chuyền, và cuối cùng khi yêu
cầu độ chính xác cao nhất, sự lựa chọn sẽ là một chiếc máy phân tích nguyên tố
dòng mẫu.
• Sự phức tạp của than và sự biến thiên của chất lượng than – Trong những ứng
dụng tại vỉa than nhiều tầng và trong nhiều trường hợp, khi mà thành phần sắt
trong tro rất khác nhau (dao động khoảng 4% trong hợp chất Fe2O3), một máy đo
độ tro tia gamma kép chắc sẽ không hoạt động thành công. Sơ đồ logic (Hình 9)
có thể có ích với khách hàng mua máy phân tích:
Hình 9 – Sơ đồ logic PGNAA

Lựa chọn công nghệ phân tích phù hợp
Trong việc lựa chọn giữa máy phân tích PGNAA lấy mẫu (sample-stream PGNAA
analyzer), chẳng hạn như Thermo Gamma-metrics CQM với một máy phân tích PGNAA
trên băng chuyền (crossbelt PGNAA analyzer), ví dụ ECA, tiêu chí để đưa ra quyết định

của độ tro
không?
Có cần
phân tích
khí lưu
huỳnh
không?
Đơn
Không
Lớn
hơn 1%
Ổn định
PGNAA
Dưới 1%
Biến thiên
Có
thay đổi có kế hoạch từ trước trong kế hoạch điều hành mỏ, việc dễ dàng lắp đặt
lại của máy phân tích trên băng có thể là một lợi thế.
• Kinh phí – Mặc dù một máy phân tích dòng mẫu đem lại độ chính xác cao hơn và
mang lại khả năng hoàn vốn nhanh hơn cho khách hàng, đôi khi do kinh phí hạn
chế, một máy phân tích trên băng có thể là một gợi ý trong trường hợp khó khăn.
Trong khi đó, điều này lại không thể làm được với máy phân tích dòng mẫu.
Nhà cung cấp máy phân tích – Những yếu tố chính để mua hàng rõ ràng là sẽ rất
khác nhau giữa các nhà sản xuất than, và thậm chí giữa người quản lý với những
người khác trong cùng một công ty than. Tuy nhiên những yếu tố sau thường có ích
trong việc lựa chọn nhà cung cấp thích hợp:
• Hoạt động - Một máy phân tích mà không cho kết quả chính xác thì có rất ít giá
trị với người sở hữu. Hãy tìm những nhà cung cấp có bản ghi chép về sự chính
xác của thiết bị. ((Woodward, 1996) cũng như người hiểu được tầm quan trong
của việc đặt mẫu đo – cả ở trong nhà máy trước khi máy phân tích được chuyển

máy phân tích dòng mẫu PGNAA (sample-stream PGNAA analyzer) Xem hình 9, nhưng
chúng lại có rất nhiều ưu điểm như không cần hoặc cần rất ít yêu cầu lấy mẫu, giá thành
thấp và lắp đặt nhanh, và có thể cập nhật nhanh hơn. Hoạt động trên thực địa của những
thiết bị này cho thấy độ chính xác chúng mang lại đủ cho nhiều ứng dụng. Nếu được sử
dụng và bảo dưỡng một cách thông minh, những thiết bị này sẽ mang lại cho các nhà sản
xuất than và những thiết bị hữu dụng khác một giải pháp hiệu quả về chi chí của rất nhiều
bài toán về
qui trình.
Hình 9: Hình ảnh của hai loại máy phân tích cho than mà Thermo Fisher đang cung cấp
tại Việt nam thông qua Công ty Cổ phần Nông Nghiệp T&H (T&H Agri JSC)
Máy phân tích dòng mẫu PGNAA
(Thermo Sample-stream PGNAA analyzer)
Máy phân tích nguyên tố trên băng chuyền
(Thermo Crossbelt elemental analyzer)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Woodward, R.C., 1996, On-Line Coal Analyzers for Payment Purposes—What Are
You Waiting For?, Richard C. Woodward, Brenda Lee, International Coal Testing
Conference, Cincinnati, pages 1-14.
2. Các thông tin, Catalogues của thiết bị trên trang web của Chúng tôi