一、水泥行業(yè)應(yīng)用背景

        球磨機、管磨機是物料被破碎之后，再進行粉碎的關(guān)鍵設(shè)備。它廣泛應(yīng)用于水泥，硅酸鹽制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)，對各種礦石和其它可磨性物料進行干式或濕式粉磨。

 

 

 

        水泥工業(yè)球磨機內(nèi)主要使用兩大類耐磨件產(chǎn)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，其中磨球耗材所占比例約55﹪，襯板耗材所占比例約11﹪。由此可見，磨球和襯板在耐磨材料中的份量。

 

 

 

 

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

 

        隨著我國經(jīng)濟平穩(wěn)較快發(fā)展和經(jīng)濟社會環(huán)境的持續(xù)改善，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，水泥工業(yè)的發(fā)展所面臨的“節(jié)能減排”任務(wù)愈加緊迫。因此，適時地大力推廣和合理選擇使用水泥工業(yè)高效節(jié)能襯板，擴大高性能化襯板的應(yīng)用范圍，是節(jié)能降耗的有效途徑之一。合理選擇與應(yīng)用的關(guān)鍵在于正確分析易磨部件的使用環(huán)境、工況條件和磨損機理，耐磨材料的技術(shù)性能和以往的使用經(jīng)驗，兼顧技術(shù)先進、生產(chǎn)可靠、經(jīng)濟合理的原則，達到節(jié)能減排、降耗的目的。襯板性能的優(yōu)劣，不僅影響金屬材料和能源的消耗，更重要的是影響設(shè)備運轉(zhuǎn)率，影響水泥產(chǎn)量和生產(chǎn)成本。

 

三、面臨的問題和任務(wù)

        對于水泥行業(yè)而言，只能取代原有的僅憑供應(yīng)商提供性能檢測報告，而親自采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，才能杜絕采購的球磨機中的磨球和襯板材料出現(xiàn)以劣充好的現(xiàn)象，從而降低水泥生產(chǎn)的生產(chǎn)成本，達到節(jié)能減排的目的。

 

四、尼通手持式X射線熒光光譜儀介紹

        尼通品牌介紹：

        美國尼通手持式X射線熒光光譜儀隸屬于美國賽默飛世爾，由物理學(xué)教授Lee Grodzins先生在1987年創(chuàng)建，總部設(shè)在美國馬薩諸塞州的Billerica，是國際公認(rèn)的設(shè)計制造手持式X射線熒光分析儀以及相關(guān)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。公司的最初的兩個產(chǎn)品是擁有專利的氡氣探測儀。經(jīng)過數(shù)年的快速發(fā)展并通過相關(guān)國家機構(gòu)的協(xié)助，Niton公司于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，并由此在業(yè)界引起極大的轟動。Niton 的知名度最初即建立在該項產(chǎn)品的高品質(zhì)、高使用價值和創(chuàng)新性設(shè)計的基礎(chǔ)上。

  Niton新一代的天才領(lǐng)導(dǎo)人Hal Grodzins很好地秉持了前輩所積累的所有優(yōu)秀特質(zhì)，并在隨后短短數(shù)年內(nèi)通過創(chuàng)造性地努力，順利地將相關(guān)技術(shù)地擴展到了合金分析領(lǐng)域，從而取得了歷史性的成功！并一鼓作氣在2002年推出極具威力的NITON第二代產(chǎn)品 ——XLi/XLt系列手持式XRF分析儀。

 

        目前，Niton產(chǎn)品主要應(yīng)用于塑料等制品中重金屬的檢測、石油化工行業(yè)（PMI）、金屬或合金材料的鑒別和管理，金屬廢料的回收利用，地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)的礦場可行性分析及生產(chǎn)質(zhì)量控制，以及油漆中的鉛含量分析等諸多領(lǐng)域。Niton的研發(fā)項目一直由美國能源部(DOE),美國環(huán)保署(EPA),美國住宅與城市開發(fā)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(yīng)中國市場的迅速發(fā)展，目前Niton在北京、上海、廣州都設(shè)立了辦事處和售后服務(wù)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(wù)。

 

        在Niton XLi/XLt系列手持式XRF分析儀推出后短短數(shù)年間，Niton已經(jīng)徹底改變了XRF分析的應(yīng)用領(lǐng)域。迄今為止，Niton已將超過20000臺設(shè)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他任何一家XRF分析儀制造商，目前已占全球同類產(chǎn)品市場份額的75% 以上。 Niton至今已經(jīng)投入超過捌千萬美元的研發(fā)經(jīng)費用于開發(fā)更先進、更高性能的XRF分析儀。

 

尼通手持式X射線熒光光譜儀原理：

 

 

 

        我們知道，試驗樣品在其構(gòu)成原子受到外部輻射源的激發(fā)之時，會放射出X射線。而X射線熒光分析就是一種基于該現(xiàn)象的技術(shù)。當(dāng)伽馬射線，或是能量同樣足夠引起激發(fā)的X射線，由一種同位素或是從Ｘ射線管，撞擊構(gòu)成這種試驗樣品的原子時，它將逸出該原子的一個內(nèi)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“特征X射線”，因為對于某種放射的元素（或原子），其特征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(chǎn)生的“特征X射線”的強度，那么就可以分別在“定量”和“定性”兩個方面，實現(xiàn)X射線熒光分析。

 

五、    尼通手持式X射線熒光光譜儀在水泥行業(yè)的解決方案

通過中華人民共和國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 533—2004對建材工業(yè)用鉻合金鑄造磨球的規(guī)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(shù)是硬度和沖擊韌性兩大指標(biāo)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(zhì)的選擇跟很多因素有關(guān)，但合適的材質(zhì)是延長使用壽命，保證生產(chǎn)平穩(wěn)的基本保證之一。

所以對于采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(yè)生產(chǎn)成本的主要手段之一。

 

 

表一各類磨球材料化學(xué)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(xué)成分表

 

 

尼通手持式光譜儀在水泥行業(yè)的應(yīng)用特點:

 

1．采用X射線熒光光譜原理，可方便、快速、準(zhǔn)確、完全無損地測量材料中從Mg到U之間的所有元素；對于水泥行業(yè)采購的磨球襯板材料檢測，只需輕扣扳機，1~3S就可以實現(xiàn)對合金牌號的鑒定，輕松掌握采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(zhì)量控制，從而降低了水泥生產(chǎn)的生產(chǎn)成本 。

2．儀器配置可充電鋰電池，連續(xù)工作6小時無需充電，便于現(xiàn)場操作

3．具有合金牌號鑒別與成分分析模式：數(shù)據(jù)庫內(nèi)置400多種合金牌號，可實現(xiàn)對低合金鋼、不銹鋼、工具鋼、鎳合金、銅合金、鋁合金、鈷合金、鈦合金等合金的牌號鑒定和元素的準(zhǔn)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模糊測量分析軟件,實現(xiàn)完全盲測。

5．界面簡單易懂，操作極其方便；帶背光的彩色觸摸屏，讀數(shù)容易、清晰，亮度可調(diào), 任意光線下可讀取數(shù)據(jù)。

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(shè)計，防塵防水能力強。

7．X-射線管、高壓發(fā)生器及Si-PIN檢測器核心單元采用Peltier恒溫冷卻系統(tǒng)，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(xù)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(quán)人員使用；儀器斷電或故障時，快門自動關(guān)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．所測元素分析范圍為 檢測下限～100％，而且不分基體；機內(nèi)自動存儲10000個以上的分析數(shù)據(jù)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(nèi)自動診斷和故障報告功能，同時能實現(xiàn)機內(nèi)自校準(zhǔn)，無需外部標(biāo)樣。具有USB、藍(lán)牙、數(shù)據(jù)線等直接進行數(shù)據(jù)傳輸。

12．尼通公司自主開發(fā)的軟件操作系統(tǒng)，使用方便，同時避免了由于使用WindowsCE所帶來的電腦病毒感染的危險。隨機配置NDT軟件，可進行數(shù)據(jù)上傳或下載，可編輯、輸出PMI分析報告，可實現(xiàn)PC機遠(yuǎn)程控制；也可以通過INTERNET實現(xiàn)軟件升級。

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軟件、儀器手腕安全系索、儀器檢查、驗證用合金標(biāo)樣等齊全的附件和備件。

 

綜上所述，尼通手持式X射線熒光光譜儀，是水泥行業(yè)進行常用耐磨材料質(zhì)量控制、監(jiān)督及降低生產(chǎn)設(shè)備運行成本的必備利器。