一、水泥行業應用背景

       ; 球磨(mo)機、管(guan)磨(mo)機是物料(liao)(liao)(liao)被破碎之后，再進行(xing)粉(fen)碎的關鍵設備。它(ta)廣泛應(ying)用于(yu)水泥，硅酸鹽(yan)制品，新(xin)型建筑材料(liao)(liao)(liao)、耐(nai)火材料(liao)(liao)(liao)、化肥、黑與有(you)色金屬選礦以及玻(bo)璃(li)陶(tao)瓷等生產行(xing)業，對各(ge)種礦石和(he)其(qi)它(ta)可磨(mo)性物料(liao)(liao)(liao)進行(xing)干式(shi)或(huo)濕(shi)式(shi)粉(fen)磨(mo)。

 

 

 

        水泥工業球磨機內主要(yao)使用(yong)兩(liang)大類耐磨件產品(pin)，即磨球和襯(chen)板。我國(guo)因(yin)磨損(sun)消(xiao)耗(hao)的金(jin)屬材(cai)料超過200萬噸以上(shang)，其中磨球耗(hao)材(cai)所占比例約55﹪，襯(chen)板耗(hao)材(cai)所占比例約11﹪。由(you)此可見，磨球和襯(chen)板在耐磨材(cai)料中的份(fen)量。

 

 

 

 

        由(you)于合金鋼類材料的(de)多樣(yang)化，給(gei)生產(chan)者(zhe)和(he)使(shi)用(yong)者(zhe)帶來了諸多困難(nan)，大有(you)眼花繚亂(luan)之(zhi)勢。更有(you)甚者(zhe)，由(you)于市場的(de)不(bu)規范性(xing)和(he)信(xin)息不(bu)對稱性(xing)，無(wu)序競爭，低(di)(di)端(duan)競爭（低(di)(di)品位(wei)，低(di)(di)技術含量(liang)，低(di)(di)價(jia)(jia)格(ge)，以(yi)劣充優)依然存(cun)在，以(yi)低(di)(di)價(jia)(jia)混高價(jia)(jia)、以(yi)次充好等不(bu)良行為彌(mi)漫市場，稍有(you)不(bu)慎(shen)就會上當受騙，給(gei)使(shi)用(yong)者(zhe)帶來不(bu)必要的(de)損失。

 

        隨著我國經(jing)濟平穩較快(kuai)發展(zhan)和(he)(he)(he)經(jing)濟社會(hui)環(huan)(huan)境的持(chi)續改善，建設資源節約型和(he)(he)(he)環(huan)(huan)境友(you)好型社會(hui)，水(shui)泥(ni)工(gong)(gong)業(ye)的發展(zhan)所面(mian)臨(lin)的“節能(neng)(neng)減排(pai)”任務愈(yu)加緊迫。因此，適(shi)時地大力推(tui)廣和(he)(he)(he)合理(li)選擇使用(yong)水(shui)泥(ni)工(gong)(gong)業(ye)高(gao)效節能(neng)(neng)襯(chen)(chen)板，擴大高(gao)性能(neng)(neng)化襯(chen)(chen)板的應用(yong)范圍(wei)，是節能(neng)(neng)降(jiang)耗(hao)的有效途徑之一。合理(li)選擇與應用(yong)的關鍵在于正確分析易磨部件的使用(yong)環(huan)(huan)境、工(gong)(gong)況條件和(he)(he)(he)磨損機理(li)，耐磨材料(liao)的技術性能(neng)(neng)和(he)(he)(he)以往(wang)的使用(yong)經(jing)驗，兼顧(gu)技術先進、生產(chan)可靠、經(jing)濟合理(li)的原則，達(da)到節能(neng)(neng)減排(pai)、降(jiang)耗(hao)的目的。襯(chen)(chen)板性能(neng)(neng)的優劣，不(bu)僅影響金屬(shu)材料(liao)和(he)(he)(he)能(neng)(neng)源的消耗(hao)，更(geng)重要的是影響設備運轉率，影響水(shui)泥(ni)產(chan)量和(he)(he)(he)生產(chan)成本。

 

三、面臨的問題和任務

        對(dui)于水(shui)泥行業而言(yan)，只能(neng)(neng)取代原(yuan)有的(de)僅憑供(gong)應商提供(gong)性(xing)能(neng)(neng)檢測(ce)報告(gao)，而親自采(cai)用靈敏而可靠的(de)檢測(ce)方法(fa)和儀(yi)器對(dui)所購買(mai)的(de)磨(mo)(mo)球及襯板(ban)(ban)材料耐磨(mo)(mo)性(xing)能(neng)(neng)進行全面快速的(de)性(xing)能(neng)(neng)檢測(ce)，才能(neng)(neng)杜絕采(cai)購的(de)球磨(mo)(mo)機(ji)中的(de)磨(mo)(mo)球和襯板(ban)(ban)材料出現(xian)以劣充好的(de)現(xian)象，從而降(jiang)低水(shui)泥生(sheng)產的(de)生(sheng)產成本，達到節(jie)能(neng)(neng)減排(pai)的(de)目的(de)。

 

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(shi)X射(she)(she)線熒光光譜儀(yi)(yi)隸屬于美國賽默飛世(shi)爾，由物理學教授Lee Grodzins先生在(zai)1987年(nian)創建，總(zong)部(bu)設在(zai)美國馬(ma)薩諸(zhu)塞州的(de)Billerica，是國際公認的(de)設計(ji)制造(zao)手持式(shi)X射(she)(she)線熒光分(fen)(fen)析(xi)儀(yi)(yi)以及相關技術的(de)領導者。公司(si)的(de)最(zui)初(chu)的(de)兩(liang)個產品(pin)(pin)是擁有(you)專利的(de)氡氣探(tan)測(ce)儀(yi)(yi)。經過數年(nian)的(de)快(kuai)速(su)發(fa)展并通過相關國家機(ji)構(gou)的(de)協(xie)助(zhu)，Niton公司(si)于1994年(nian)2月推(tui)出了有(you)史以來第(di)一(yi)臺真正一(yi)體化(hua)的(de)XRF分(fen)(fen)析(xi)儀(yi)(yi)，即Niton  XL-309油漆鉛(qian)含量分(fen)(fen)析(xi)儀(yi)(yi)，并由此在(zai)業界引起極大的(de)轟動。Niton 的(de)知(zhi)名(ming)度(du)最(zui)初(chu)即建立在(zai)該項產品(pin)(pin)的(de)高品(pin)(pin)質(zhi)、高使用價值和創新性設計(ji)的(de)基礎上。

  Niton新(xin)一代(dai)的(de)(de)天才領導人(ren)Hal Grodzins很(hen)好(hao)地秉(bing)持了前輩(bei)所積累(lei)的(de)(de)所有優秀特(te)質，并在(zai)隨后短(duan)短(duan)數(shu)年(nian)內(nei)通過創造性地努力，順利地將相關技術(shu)地擴展到了合(he)金(jin)分析(xi)領域，從而取得了歷(li)史性的(de)(de)成功！并一鼓(gu)作氣(qi)在(zai)2002年(nian)推出極具威力的(de)(de)NITON第二代(dai)產品(pin) ——XLi/XLt系列手(shou)持式XRF分析(xi)儀。

 

        目前，Niton產(chan)品主要應用于塑料(liao)等(deng)制(zhi)品中重金(jin)屬(shu)的檢測、石油(you)化工行業（PMI）、金(jin)屬(shu)或(huo)合金(jin)材料(liao)的鑒別和(he)管理(li)，金(jin)屬(shu)廢(fei)料(liao)的回(hui)收利(li)用，地質(zhi)礦產(chan)行業的礦場(chang)可行性分析及(ji)生產(chan)質(zhi)量控(kong)制(zhi)，以及(ji)油(you)漆中的鉛含(han)量分析等(deng)諸多(duo)領域。Niton的研發項目一直由美國(guo)能源部(DOE),美國(guo)環保署(EPA),美國(guo)住宅與城市開(kai)發署(HU)投資(zi)。公司(si)分別在(zai)1995年(nian)、2003年(nian)和(he)2008年(nian)贏(ying)得了(le)在(zai)美國(guo)科(ke)技界極具影響(xiang)力的R&D100大獎。

 

        公司(si)為順(shun)應中(zhong)(zhong)國(guo)市場的(de)(de)迅速發展，目前Niton在北京、上海、廣州都(dou)設立了辦事(shi)處(chu)和(he)售(shou)后(hou)服(fu)務中(zhong)(zhong)心，以(yi)期為廣大中(zhong)(zhong)國(guo)客(ke)戶以(yi)及各級代理商提供更周到的(de)(de)服(fu)務。

 

        在Niton XLi/XLt系列(lie)手(shou)持式XRF分析(xi)(xi)儀推出后短(duan)短(duan)數年間，Niton已(yi)經徹底改變了XRF分析(xi)(xi)的應用領域。迄今(jin)為止，Niton已(yi)將超(chao)過(guo)(guo)20000臺設備銷往世(shi)界(jie)各地，僅(jin)在2004年就銷售(shou)了超(chao)過(guo)(guo)2500臺。銷量增長速度(du)遠遠超(chao)過(guo)(guo)其他任何一家XRF分析(xi)(xi)儀制造商，目前(qian)已(yi)占全球同類產品市場(chang)份(fen)額的75% 以上。 Niton至(zhi)今(jin)已(yi)經投(tou)入(ru)超(chao)過(guo)(guo)捌千萬美(mei)元的研發經費用于開發更先(xian)進、更高性能(neng)的XRF分析(xi)(xi)儀。

 

尼通手持式X射線熒光光譜儀原理：

 

 

 

        我們知(zhi)道，試驗樣品在(zai)(zai)其構成原子(zi)受(shou)到外(wai)部輻射(she)(she)(she)源的(de)(de)(de)激發之時(shi)，會放射(she)(she)(she)出(chu)X射(she)(she)(she)線(xian)。而(er)X射(she)(she)(she)線(xian)熒光分(fen)析就是(shi)一種基(ji)于該現象(xiang)的(de)(de)(de)技術。當伽馬射(she)(she)(she)線(xian)，或是(shi)能(neng)(neng)量(liang)(liang)同樣足夠引起(qi)激發的(de)(de)(de)X射(she)(she)(she)線(xian)，由(you)(you)一種同位素或是(shi)從Ｘ射(she)(she)(she)線(xian)管，撞擊(ji)構成這(zhe)種試驗樣品的(de)(de)(de)原子(zi)時(shi)，它將逸(yi)出(chu)該原子(zi)的(de)(de)(de)一個(ge)內層電子(zi)。而(er)這(zhe)個(ge)撞擊(ji)出(chu)的(de)(de)(de)空穴，瞬間會被更高能(neng)(neng)級的(de)(de)(de)外(wai)層電子(zi)填(tian)充(chong)，該過(guo)程如(ru)示意圖1所示。而(er)兩個(ge)能(neng)(neng)級的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)差(cha)，在(zai)(zai)撞擊(ji)的(de)(de)(de)過(guo)程中以(yi)X射(she)(she)(she)線(xian)的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)輻射(she)(she)(she)出(chu)來。我們把(ba)這(zhe)種輻射(she)(she)(she)稱為(wei)“特(te)(te)征(zheng)X射(she)(she)(she)線(xian)”，因(yin)為(wei)對于某種放射(she)(she)(she)的(de)(de)(de)元素（或原子(zi)），其特(te)(te)征(zheng)X射(she)(she)(she)線(xian)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)是(shi)特(te)(te)定的(de)(de)(de)，且唯一的(de)(de)(de)。如(ru)果我們能(neng)(neng)夠測量(liang)(liang)出(chu)這(zhe)種能(neng)(neng)量(liang)(liang)以(yi)及由(you)(you)單種元素產(chan)生的(de)(de)(de)“特(te)(te)征(zheng)X射(she)(she)(she)線(xian)”的(de)(de)(de)強度(du)，那么(me)就可(ke)以(yi)分(fen)別在(zai)(zai)“定量(liang)(liang)”和“定性”兩個(ge)方面，實現X射(she)(she)(she)線(xian)熒光分(fen)析。

 

五、    尼通手持式X射線熒光光譜儀在水泥行業的解決方案

通(tong)過(guo)中華(hua)人民共(gong)和國建材行業(ye)(ye)標準(zhun)JC/T 533—2004對建材工業(ye)(ye)用(yong)鉻合金鑄造磨球(qiu)的規定(ding)中對磨球(qiu)，襯板(ban)材料的要求可知（見表(biao)一，表(biao)二(er)，表(biao)三），決定(ding)磨球(qiu)及襯板(ban)材料的耐磨的性能的主要元素(su)成分為(wei)鉻（Cr），鉻元素(su)成分的多(duo)少直接決定(ding)了球(qiu)磨機的使(shi)用(yong)壽(shou)命。

從襯板(ban)材料(liao)的(de)物理(li)性能上分析，影(ying)響抗磨效果的(de)主要參數(shu)是(shi)硬度和(he)沖(chong)擊(ji)韌性兩大指標的(de)匹配(pei)問題(ti)，材料(liao)的(de)硬度高，Cr含量越高，其耐磨性能好。襯板(ban)材質的(de)選擇跟(gen)很多(duo)因素有關，但合適的(de)材質是(shi)延長使(shi)用壽命，保證(zheng)生產平穩的(de)基本保證(zheng)之一。

 所以對于采購的(de)(de)磨(mo)球及襯板材料的(de)(de)鉻含(han)量的(de)(de)檢測，成(cheng)為了控制水泥行業生(sheng)產成(cheng)本的(de)(de)主要手段之一。

 

 

表(biao)(biao)一(yi)各類磨球材料化學成(cheng)分分布表(biao)(biao)

 

 

 

表二、各類磨球材料硬度情況

 

 

 

 

 

表三、襯(chen)板材料化學成分(fen)表

 

 

尼通手持式光譜儀在水泥行業的應用特點:

 

1．采(cai)用X射線熒光(guang)光(guang)譜原理，可方便、快速、準(zhun)確、完全(quan)無(wu)損地測量材(cai)(cai)(cai)料中從Mg到U之間的(de)(de)所有(you)元(yuan)素；對(dui)于(yu)水泥行業(ye)采(cai)購的(de)(de)磨(mo)球襯板材(cai)(cai)(cai)料檢測，只需輕扣扳機，1~3S就可以實現對(dui)合金牌號的(de)(de)鑒定(ding)，輕松掌握采(cai)購的(de)(de)磨(mo)球襯板材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料成分信息。對(dui)進廠的(de)(de)磨(mo)球\襯板及其它合金材(cai)(cai)(cai)料實行了全(quan)面的(de)(de)，快速的(de)(de)，無(wu)損的(de)(de)質量控制，從而降低了水泥生(sheng)產的(de)(de)生(sheng)產成本 。

2．儀器配置(zhi)可充(chong)(chong)電(dian)鋰電(dian)池，連續工(gong)作(zuo)6小時無需充(chong)(chong)電(dian)，便于現場(chang)操(cao)作(zuo)

3．具有合(he)(he)(he)金牌(pai)(pai)號(hao)(hao)(hao)鑒(jian)別與成分分析模式：數據庫內(nei)置400多種合(he)(he)(he)金牌(pai)(pai)號(hao)(hao)(hao)，可(ke)實(shi)現對低合(he)(he)(he)金鋼、不銹鋼、工(gong)具鋼、鎳合(he)(he)(he)金、銅合(he)(he)(he)金、鋁合(he)(he)(he)金、鈷合(he)(he)(he)金、鈦合(he)(he)(he)金等(deng)合(he)(he)(he)金的牌(pai)(pai)號(hao)(hao)(hao)鑒(jian)定和(he)元(yuan)素的準確測量。同時用(yong)戶可(ke)以自行編輯合(he)(he)(he)金牌(pai)(pai)號(hao)(hao)(hao)庫和(he)添加合(he)(he)(he)金牌(pai)(pai)號(hao)(hao)(hao)。

4．可擴展FP模糊測量分(fen)析(xi)軟(ruan)件,實現(xian)完全盲測。

5．界面簡單易懂，操(cao)作極其方便；帶背光(guang)的彩色(se)觸摸屏，讀數(shu)容(rong)易、清晰，亮度可調, 任意光(guang)線下可讀取數(shu)據。

6．儀(yi)器無需(xu)外接PDA，一體化(hua)程度更高(gao)，操作(zuo)便捷；高(gao)強度、高(gao)密封性設計，防塵防水能(neng)力強。

7．X-射線管、高壓發生(sheng)器(qi)(qi)及Si-PIN檢(jian)測(ce)(ce)器(qi)(qi)核心(xin)單元采用Peltier恒(heng)溫冷(leng)卻系統，保(bao)證核心(xin)單元的(de)壽(shou)(shou)命及儀器(qi)(qi)測(ce)(ce)量精(jing)度不受外(wai)界溫度的(de)變化及長(chang)時間連續測(ce)(ce)量的(de)影響。X射線管輻射劑量小，壽(shou)(shou)命長(chang)。

8．操作(zuo)密碼保(bao)護，防止非(fei)授權人(ren)員使用(yong)；儀(yi)器(qi)斷電或故障時，快(kuai)門自動(dong)關(guan)閉；快(kuai)門打開或X射線管工作(zuo)時，儀(yi)器(qi)四(si)周LED指示燈閃爍，保(bao)證使用(yong)安全。

9．所(suo)測元素分(fen)析范圍為 檢測下限(xian)～100％，而且不(bu)分(fen)基體；機內自動(dong)存(cun)儲10000個(ge)以上(shang)的(de)分(fen)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(quan)方便。

11．具(ju)有機內(nei)自動診斷和故障報(bao)告功能(neng)(neng)，同時(shi)能(neng)(neng)實現機內(nei)自校準，無(wu)需外部標樣。具(ju)有USB、藍牙、數據(ju)線等直接進行數據(ju)傳輸。

12．尼通公司自主開發的軟件(jian)操作系統，使用(yong)方便，同(tong)時避免了由于(yu)使用(yong)WindowsCE所帶來的電腦病毒感(gan)染的危險(xian)。隨機(ji)配(pei)置NDT軟件(jian)，可進行數據上(shang)傳或下載，可編(bian)輯、輸(shu)出(chu)PMI分(fen)析(xi)報告，可實現PC機(ji)遠程控制；也可以通過INTERNET實現軟件(jian)升級。

13．配備(bei)防(fang)水手提箱、攜帶儀器(qi)用(yong)保護套、110V/220V通用(yong)充電(dian)器(qi)、兩塊可(ke)充電(dian)鋰電(dian)池(chi)、PC機連(lian)接電(dian)纜(lan)、NDT軟件、儀器(qi)手腕安全系(xi)索(suo)、儀器(qi)檢查、驗證用(yong)合(he)金(jin)標樣等齊全的(de)附件和備(bei)件。

 

綜上所述，尼通手持式X射線熒光光譜儀，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。