セメント分析用ポータブルXRDおよびXRF

By Josh Litofsky

オリンパスのポータブルX線回折装置（pXRD）および蛍光X線分析計（pXRF）を使用すると、技師、エンジニア、科学者は、各種のセメント、コンクリート、個々の構成材について、リアルタイムの定量的同定が可能になります。 これらの小型装置を現場での分析に用いれば、材料相を速く正確に同定・定量化できます。

試料を外部のラボに送ると、数日または数週間かかることがありますが、オリンパスの特許取得済みpXRDおよびpXRFを使用したセメント分析では、数分もしくは数秒のみで済みます。 これらの装置をセメント製造や品質管理に使用すれば、採石場、貯蔵場、サイロから、混合プロセスを使用するキルンやミルへの供給材料の価値を確認するのに役立ちます。

現場での定量化

オリンパスのpXRD装置は、化学組成や方位に関係なく、あらゆる鉱物相を現場でリアルタイムに同定できます。 銅（Cu）のX線管が装備された回折装置では、ポートランドセメント、コンクリート、石こう、石灰岩、ポゾランなど、さまざまな材料を検査できます。

エンジニアは、これらの情報を現場でリアルタイムに使用して、セメントの化学組成やグレードを詳細に把握するほか、工程中に使用する添加剤の分析も可能です。 プラントでは、化学組成や相分析結果をその場で取得でき、保留して再ブレンドが必要な規格外のクリンカー、原材料、添加剤の量を削減できます。

上のディフラクトグラムに示すように、オリンパス IIおよび III XRD装置は、セメント・骨材産業の各種の材料相をすばやく同定できます。 これには、採石場のカルシウムレベル、石こう供給材料の硫酸塩含有量、添加剤、工程中に発生する可能性がある不良材料などがあります。 各成分は、オリンパスの革新的な統合型自動相同定・定量化ソフトウェア、またはXPowder（同梱品）などのスタンドアロン型ソフトウェアパッケージを使用して、リアルタイムで同定および定量化できます。 これらのオプションによって、工程全体で相情報と鉱物分析の定量化がさらにすばやく簡単になります。

コンクリートとセメントの組成のほとんどは、ケイ酸カルシウム、硫酸塩、炭酸塩、それにシリカです。 オリンパスのpXRD装置では、これらの成分を速く簡単に定量化できるほか、製品内で他の相を同定することもできます。 このような相としては、スルホスパーライト（テルネサイトともいう）があります。

スルホスパーライトが高レベルで含まれると、エネルギーコストが増加し、製造効率が低下します。 TERRA IIおよびBTX III pXRD装置は、下に示すようにスルホスパーライトを速く簡単に同定、定量化できます。

商用グレードのポートランドセメントに、望ましいケイ酸カルシウム相であるエーライト、ラーナイト、ハトルライトに加えて、かなりの濃度（20%）のスルホスパーライトが含まれています。 このほか、同様の中間相（アルカリ塩化物やアルカリ硫酸塩など）も、製造時にキルンやサイクロン内の温度差によって発生します。

キルンの汚染でこれらのスルホスパーライトリングが発生すると、キルン密封の損傷、エネルギー消費量の増加、キルン内への粉塵混入、安全性の低下など、さまざまな問題を引き起こす恐れがあります。 やがて、このように汚染されたキルンは、費用のかかる予期せぬダウンタイムにつながりかねないため、潜在的な汚染相を早期に識別することが重要です。

ボーグ式

ポートランドセメントのクリンカーに含まれる主要な4つの鉱物（エーライト、ビーライト、アルミン酸塩、フェライト）を速く簡単に計算するには、ボーグ式を使用します。この計算は、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化カルシウムなど、各種酸化物の濃度に基づいています。 ボーグ式を以下に示します。

ポータブルXRFおよびXRDの詳細

セメント製造工程におけるpXRFとpXRDについて、さらに詳しい情報が必要な場合は、 お近くのオリンパスにデモのセットアップを依頼するか、以下のリソースをご覧ください。

• ビデオ：セメント製造の材料品質管理用ハンドヘルドXRF
• セメント産業インフォグラフィック
• AZoMインタビュー：ハンドヘルドXRFはセメント製造工程をどのように改善できるか
• International Cement Review：XRFおよびXRD分析を手に

Olympus、Olympusロゴ、Vanta、BTX、およびTERRAは、オリンパス株式会社またはその子会社の商標です。

SwiftMinは、MinEx CRCの登録商標です。

https://main--eds-evident-website--evident-scientific.hlx.live/ja/authors/josh-litofsky/

Josh Litofsky

Application Scientist, XRF Technologies

Josh Litofsky holds a bachelor’s degree in physics from Beloit College and PhD in chemical engineering from Pennsylvania State University. For his PhD, he focused his research on advanced characterization of designer materials using X-ray diffraction. From 2019 to 2022, Josh brought his expertise to Evident as an application scientist, supporting our X-ray fluorescence (XRF) analyzers to provide enhanced solutions to customers. In his free time, Josh enjoys running and has run the fastest 100k in the state of Pennsylvania.