美國賽默飛世爾科技尼通手持式X射線螢光光譜儀 在水泥行業的解決...

一、水泥行業應用背景

        球磨機、管磨機是物料被破碎之後，再進行粉碎的關鍵設備。它廣泛應用於水泥，矽酸鹽製品，新型建築材料、耐火材料、化肥、黑與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產行業，對各種礦石和其它可磨性物料進行乾式或溼式粉磨。

 

        水泥工業球磨機內主要使用兩大類耐磨件產品，即磨球和襯板。我國因磨損消耗的金屬材料超過200萬噸以上，其中磨球耗材所佔比例約55﹪，襯板耗材所佔比例約11﹪。由此可見，磨球和襯板在耐磨材料中的份量。

 

 

        由於合金鋼類材料的多樣化，給生產者和使用者帶來了諸多困難，大有眼花繚亂之勢。更有甚者，由於市場的不規範性和信息不對稱性，無序競爭，低端競爭（低品位，低技術含量，低價格，以劣充優)依然存在，以低價混高價、以次充好等不良行為瀰漫市場，稍有不慎就會上當受騙，給使用者帶來不必要的損失。

 

        隨著我國經濟平穩較快發展和經濟社會環境的持續改善，建設資源節約型和環境友好型社會，水泥工業的發展所面臨的「節能減排」任務愈加緊迫。因此，適時地大力推廣和合理選擇使用水泥工業高效節能襯板，擴大高性能化襯板的應用範圍，是節能降耗的有效途徑之一。合理選擇與應用的關鍵在於正確分析易磨部件的使用環境、工況條件和磨損機理，耐磨材料的技術性能和以往的使用經驗，兼顧技術先進、生產可靠、經濟合理的原則，達到節能減排、降耗的目的。襯板性能的優劣，不僅影響金屬材料和能源的消耗，更重要的是影響設備運轉率，影響水泥產量和生產成本。

 

三、面臨的問題和任務

        對於水泥行業而言，只能取代原有的僅憑供應商提供性能檢測報告，而親自採用靈敏而可靠的檢測方法和儀器對所購買的磨球及襯板材料耐磨性能進行全面快速的性能檢測，才能杜絕採購的球磨機中的磨球和襯板材料出現以劣充好的現象，從而降低水泥生產的生產成本，達到節能減排的目的。

 

四、尼通手持式X射線螢光光譜儀介紹

        尼通品牌介紹：

        美國尼通手持式X射線螢光光譜儀隸屬於美國賽默飛世爾，由物理學教授Lee Grodzins先生在1987年創建，總部設在美國麻薩諸塞州的Billerica，是國際公認的設計製造手持式X射線螢光分析儀以及相關技術的領導者。公司的最初的兩個產品是擁有專利的氡氣探測儀。經過數年的快速發展並通過相關國家機構的協助，Niton公司於1994年2月推出了有史以來第一臺真正一體化的XRF分析儀，即Niton  XL-309油漆鉛含量分析儀，並由此在業界引起極大的轟動。Niton 的知名度最初即建立在該項產品的高品質、高使用價值和創新性設計的基礎上。

  Niton新一代的天才領導人Hal Grodzins很好地秉持了前輩所積累的所有優秀特質，並在隨後短短數年內通過創造性地努力，順利地將相關技術地擴展到了合金分析領域，從而取得了歷史性的成功！並一鼓作氣在2002年推出極具威力的NITON第二代產品 ——XLi/XLt系列手持式XRF分析儀。

 

        目前，Niton產品主要應用於塑料等製品中重金屬的檢測、石油化工行業（PMI）、金屬或合金材料的鑑別和管理，金屬廢料的回收利用，地質礦產行業的礦場可行性分析及生產質量控制，以及油漆中的鉛含量分析等諸多領域。Niton的研發項目一直由美國能源部(DOE),美國環保署(EPA),美國住宅與城市開發署(HU)投資。公司分別在1995年、2003年和2008年贏得了在美國科技界極具影響力的R&D100大獎。

 

        公司為順應中國市場的迅速發展，目前Niton在北京、上海、廣州都設立了辦事處和售後服務中心，以期為廣大中國客戶以及各級代理商提供更周到的服務。

 

        在Niton XLi/XLt系列手持式XRF分析儀推出後短短數年間，Niton已經徹底改變了XRF分析的應用領域。迄今為止，Niton已將超過20000臺設備銷往世界各地，僅在2004年就銷售了超過2500臺。銷量增長速度遠遠超過其他任何一家XRF分析儀製造商，目前已佔全球同類產品市場份額的75% 以上。 Niton至今已經投入超過捌千萬美元的研發經費用於開發更先進、更高性能的XRF分析儀。

 

尼通手持式X射線螢光光譜儀原理：

 

        我們知道，試驗樣品在其構成原子受到外部輻射源的激發之時，會放射出X射線。而X射線螢光分析就是一種基於該現象的技術。當伽馬射線，或是能量同樣足夠引起激發的X射線，由一種同位素或是從Ｘ射線管，撞擊構成這種試驗樣品的原子時，它將逸出該原子的一個內層電子。而這個撞擊出的空穴，瞬間會被更高能級的外層電子填充，該過程如示意圖1所示。而兩個能級的能量差，在撞擊的過程中以X射線的形式輻射出來。我們把這種輻射稱為「特徵X射線」，因為對於某种放射的元素（或原子），其特徵X射線的能量是特定的，且唯一的。如果我們能夠測量出這種能量以及由單種元素產生的「特徵X射線」的強度，那麼就可以分別在「定量」和「定性」兩個方面，實現X射線螢光分析。

 

五、    尼通手持式X射線螢光光譜儀在水泥行業的解決方案

通過中華人民共和國建材行業標準JC/T 533—2004對建材工業用鉻合金鑄造磨球的規定中對磨球，襯板材料的要求可知（見表一，表二，表三），決定磨球及襯板材料的耐磨的性能的主要元素成分為鉻（Cr），鉻元素成分的多少直接決定了球磨機的使用壽命。

從襯板材料的物理性能上分析，影響抗磨效果的主要參數是硬度和衝擊韌性兩大指標的匹配問題，材料的硬度高，Cr含量越高，其耐磨性能好。襯板材質的選擇跟很多因素有關，但合適的材質是延長使用壽命，保證生產平穩的基本保證之一。

所以對於採購的磨球及襯板材料的鉻含量的檢測，成為了控制水泥行業生產成本的主要手段之一。

 

表一各類磨球材料化學成分分布表

 

表二、各類磨球材料硬度情況

 

 

 

 

表三、襯板材料化學成分表

 

 

尼通手持式光譜儀在水泥行業的應用特點:

 

1．採用X射線螢光光譜原理，可方便、快速、準確、完全無損地測量材料中從Mg到U之間的所有元素；對於水泥行業採購的磨球襯板材料檢測，只需輕扣扳機，1~3S就可以實現對合金牌號的鑑定，輕鬆掌握採購的磨球襯板材料的材料成分信息。對進廠的磨球\襯板及其它合金材料實行了全面的，快速的，無損的質量控制，從而降低了水泥生產的生產成本 。

2．儀器配置可充電鋰電池，連續工作6小時無需充電，便於現場操作

3．具有合金牌號鑑別與成分分析模式：資料庫內置400多種合金牌號，可實現對低合金鋼、不鏽鋼、工具鋼、鎳合金、銅合金、鋁合金、鈷合金、鈦合金等合金的牌號鑑定和元素的準確測量。同時用戶可以自行編輯合金牌號庫和添加合金牌號。

4．可擴展FP模糊測量分析軟體,實現完全盲測。

5．界面簡單易懂，操作極其方便；帶背光的彩色觸控螢幕，讀數容易、清晰，亮度可調, 任意光線下可讀取數據。

6．儀器無需外接PDA，一體化程度更高，操作便捷；高強度、高密封性設計，防塵防水能力強。

7．X-射線管、高壓發生器及Si-PIN檢測器核心單元採用Peltier恆溫冷卻系統，保證核心單元的壽命及儀器測量精度不受外界溫度的變化及長時間連續測量的影響。X射線管輻射劑量小，壽命長。

8．操作密碼保護，防止非授權人員使用；儀器斷電或故障時，快門自動關閉；快門打開或X射線管工作時，儀器四周LED指示燈閃爍，保證使用安全。

9．所測元素分析範圍為 檢測下限～100％，而且不分基體；機內自動存儲10000個以上的分析數據及譜圖。

10．儀器小巧輕便，整機僅重1.53公斤，配備攜帶用保護套，攜帶安全方便。

11．具有機內自動診斷和故障報告功能，同時能實現機內自校準，無需外部標樣。具有USB、藍牙、數據線等直接進行數據傳輸。

12．尼通公司自主開發的軟體作業系統，使用方便，同時避免了由於使用WindowsCE所帶來的電腦病毒感染的危險。隨機配置NDT軟體，可進行數據上傳或下載，可編輯、輸出PMI分析報告，可實現PC機遠程控制；也可以通過INTERNET實現軟體升級。

13．配備防水手提箱、攜帶儀器用保護套、110V/220V通用充電器、兩塊可充電鋰電池、PC機連接電纜、NDT軟體、儀器手腕安全系索、儀器檢查、驗證用合金標樣等齊全的附件和備件。

 

綜上所述，尼通手持式X射線螢光光譜儀，是水泥行業進行常用耐磨材料質量控制、監督及降低生產設備運行成本的必備利器。

 

如需詳情，請登錄www.longduoholding.com或撥打400-709-6161獲得。