一、水泥行業(yè)應(yīng)用背景

        球磨機(jī)、管磨機(jī)是物料被破碎之后，再進(jìn)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(duì)各種礦石和其它可磨性物料進(jìn)行干式或濕式粉磨。

 

 

 

        水泥工業(yè)球磨機(jī)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(shì)。更有甚者，由于市場(chǎng)的不規(guī)范性和信息不對(duì)稱性，無序競(jìng)爭(zhēng)，低端競(jìng)爭(zhēng)（低品位，低技術(shù)含量，低價(jià)格，以劣充優(yōu))依然存在，以低價(jià)混高價(jià)、以次充好等不良行為彌漫市場(chǎng)，稍有不慎就會(huì)上當(dāng)受騙，給使用者帶來不必要的損失。

 

        隨著我國經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(huì)，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(shí)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(kuò)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(jī)理，耐磨材料的技術(shù)性能和以往的使用經(jīng)驗(yàn)，兼顧技術(shù)先進(jìn)、生產(chǎn)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則，達(dá)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(yùn)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(duì)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(cè)報(bào)告，而親自采用靈敏而可靠的檢測(cè)方法和儀器對(duì)所購買的磨球及襯板材料耐磨性能進(jìn)行全面快速的性能檢測(cè)，才能杜絕采購的球磨機(jī)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(dá)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(jì)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(gè)產(chǎn)品是擁有專利的氡氣探測(cè)儀。經(jīng)過數(shù)年的快速發(fā)展并通過相關(guān)國家機(jī)構(gòu)的協(xié)助，Niton公司于1994年2月推出了有史以來第一臺(tái)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(dòng)。Niton 的知名度最初即建立在該項(xiàng)產(chǎn)品的高品質(zhì)、高使用價(jià)值和創(chuàng)新性設(shè)計(jì)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?cái)U(kuò)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(cè)、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(chǎng)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(xiàng)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(jiǎng)。

 

        公司為順應(yīng)中國市場(chǎng)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(jí)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(tái)設(shè)備銷往世界各地，僅在2004年就銷售了超過2500臺(tái)。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(chǎng)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(fèi)用于開發(fā)更先進(jìn)、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(yàn)樣品在其構(gòu)成原子受到外部輻射源的激發(fā)之時(shí)，會(huì)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(yàn)樣品的原子時(shí)，它將逸出該原子的一個(gè)內(nèi)層電子。而這個(gè)撞擊出的空穴，瞬間會(huì)被更高能級(jí)的外層電子填充，該過程如示意圖1所示。而兩個(gè)能級(jí)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?yàn)閷?duì)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(cè)量出這種能量以及由單種元素產(chǎn)生的“特征X射線”的強(qiáng)度，那么就可以分別在“定量”和“定性”兩個(gè)方面，實(shí)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(duì)建材工業(yè)用鉻合金鑄造磨球的規(guī)定中對(duì)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(jī)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(duì)于采購的磨球及襯板材料的鉻含量的檢測(cè)，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(diǎn):

 

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(cè)量材料中從Mg到U之間的所有元素；對(duì)于水泥行業(yè)采購的磨球襯板材料檢測(cè)，只需輕扣扳機(jī)，1~3S就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)合金牌號(hào)的鑒定，輕松掌握采購的磨球襯板材料的材料成分信息。對(duì)進(jìn)廠的磨球\襯板及其它合金材料實(shí)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(shí)無需充電，便于現(xiàn)場(chǎng)操作

3．具有合金牌號(hào)鑒別與成分分析模式：數(shù)據(jù)庫內(nèi)置400多種合金牌號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(hào)鑒定和元素的準(zhǔn)確測(cè)量。同時(shí)用戶可以自行編輯合金牌號(hào)庫和添加合金牌號(hào)。

4．可擴(kuò)展FP模糊測(cè)量分析軟件,實(shí)現(xiàn)完全盲測(cè)。

5．界面簡(jiǎn)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(qiáng)度、高密封性設(shè)計(jì)，防塵防水能力強(qiáng)。

7．X-射線管、高壓發(fā)生器及Si-PIN檢測(cè)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(cè)量精度不受外界溫度的變化及長時(shí)間連續(xù)測(cè)量的影響。X射線管輻射劑量小，壽命長。

8．操作密碼保護(hù)，防止非授權(quán)人員使用；儀器斷電或故障時(shí)，快門自動(dòng)關(guān)閉；快門打開或X射線管工作時(shí)，儀器四周LED指示燈閃爍，保證使用安全。

9．所測(cè)元素分析范圍為 檢測(cè)下限～100％，而且不分基體；機(jī)內(nèi)自動(dòng)存儲(chǔ)10000個(gè)以上的分析數(shù)據(jù)及譜圖。

10．儀器小巧輕便，整機(jī)僅重1.53公斤，配備攜帶用保護(hù)套，攜帶安全方便。

11．具有機(jī)內(nèi)自動(dòng)診斷和故障報(bào)告功能，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jìn)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(shí)避免了由于使用WindowsCE所帶來的電腦病毒感染的危險(xiǎn)。隨機(jī)配置NDT軟件，可進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳或下載，可編輯、輸出PMI分析報(bào)告，可實(shí)現(xiàn)PC機(jī)遠(yuǎn)程控制；也可以通過INTERNET實(shí)現(xiàn)軟件升級(jí)。

13．配備防水手提箱、攜帶儀器用保護(hù)套、110V/220V通用充電器、兩塊可充電鋰電池、PC機(jī)連接電纜、NDT軟件、儀器手腕安全系索、儀器檢查、驗(yàn)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(jìn)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(yùn)行成本的必備利器。