一、水泥行業應用背景

        球(qiu)磨(mo)機、管(guan)磨(mo)機是物料被破碎之(zhi)后(hou)，再進行粉(fen)碎的關鍵設(she)備(bei)。它廣泛(fan)應用于水泥(ni)，硅酸(suan)鹽(yan)制品，新型建筑(zhu)材料、耐火(huo)材料、化肥、黑與(yu)有色(se)金(jin)屬選礦(kuang)以及玻璃陶瓷等生產行業(ye)，對各種礦(kuang)石(shi)和(he)其它可磨(mo)性物料進行干(gan)式或濕式粉(fen)磨(mo)。

 

 

 

        水泥工業(ye)球磨(mo)(mo)機內主要使用兩大(da)類耐(nai)磨(mo)(mo)件產品，即磨(mo)(mo)球和(he)襯板。我國因磨(mo)(mo)損消耗(hao)的(de)金(jin)屬(shu)材料超過200萬噸以上，其中(zhong)磨(mo)(mo)球耗(hao)材所占比例(li)約55﹪，襯板耗(hao)材所占比例(li)約11﹪。由此可(ke)見，磨(mo)(mo)球和(he)襯板在(zai)耐(nai)磨(mo)(mo)材料中(zhong)的(de)份量。

 

 

 

 

        由(you)于合金(jin)鋼類材料的多(duo)(duo)樣化，給生(sheng)產者(zhe)和使用者(zhe)帶來了諸多(duo)(duo)困難，大有(you)眼花繚亂之勢。更有(you)甚者(zhe)，由(you)于市(shi)場(chang)的不規范性(xing)(xing)和信(xin)息不對稱性(xing)(xing)，無(wu)序競爭，低端競爭（低品(pin)位，低技術含量，低價(jia)格，以劣充優)依然(ran)存在(zai)，以低價(jia)混(hun)高價(jia)、以次充好等不良行為彌漫市(shi)場(chang)，稍有(you)不慎就會(hui)上當受騙，給使用者(zhe)帶來不必(bi)要的損失(shi)。

 

        隨著我國經(jing)(jing)濟(ji)平穩較快發展和(he)(he)經(jing)(jing)濟(ji)社會環(huan)境的(de)(de)持續改善，建設資源節(jie)(jie)約型和(he)(he)環(huan)境友好型社會，水(shui)泥(ni)工業的(de)(de)發展所(suo)面臨的(de)(de)“節(jie)(jie)能減排”任務愈加緊迫(po)。因(yin)此，適時地大力推廣和(he)(he)合理(li)(li)選擇使(shi)用(yong)(yong)水(shui)泥(ni)工業高效節(jie)(jie)能襯板，擴大高性(xing)能化(hua)襯板的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)范圍，是(shi)節(jie)(jie)能降耗(hao)的(de)(de)有(you)效途徑之一。合理(li)(li)選擇與應(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)關鍵在(zai)于(yu)正確分析易(yi)磨(mo)(mo)部件的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)環(huan)境、工況條件和(he)(he)磨(mo)(mo)損機理(li)(li)，耐(nai)磨(mo)(mo)材(cai)料的(de)(de)技術(shu)性(xing)能和(he)(he)以往(wang)的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)經(jing)(jing)驗，兼顧技術(shu)先進、生(sheng)產可靠、經(jing)(jing)濟(ji)合理(li)(li)的(de)(de)原(yuan)則，達到節(jie)(jie)能減排、降耗(hao)的(de)(de)目的(de)(de)。襯板性(xing)能的(de)(de)優劣，不僅影響(xiang)金屬材(cai)料和(he)(he)能源的(de)(de)消耗(hao)，更重要的(de)(de)是(shi)影響(xiang)設備運轉率，影響(xiang)水(shui)泥(ni)產量和(he)(he)生(sheng)產成(cheng)本。

 

三、面臨的問題和任務

        對于水泥(ni)(ni)行業而(er)言(yan)，只能(neng)(neng)(neng)取代原有(you)的(de)僅憑供應商(shang)提供性能(neng)(neng)(neng)檢(jian)測報告，而(er)親自采(cai)用(yong)靈(ling)敏而(er)可(ke)靠的(de)檢(jian)測方法和(he)儀器(qi)對所購買的(de)磨球(qiu)及襯板材料(liao)耐磨性能(neng)(neng)(neng)進(jin)行全面快(kuai)速的(de)性能(neng)(neng)(neng)檢(jian)測，才(cai)能(neng)(neng)(neng)杜絕采(cai)購的(de)球(qiu)磨機中(zhong)的(de)磨球(qiu)和(he)襯板材料(liao)出(chu)現以劣充好的(de)現象，從而(er)降低(di)水泥(ni)(ni)生產的(de)生產成本，達到節能(neng)(neng)(neng)減排的(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(mei)國尼通手持式X射(she)(she)線(xian)(xian)熒光光譜儀(yi)(yi)隸屬于(yu)美(mei)國賽默飛世爾(er)，由物理學教授Lee Grodzins先生在(zai)1987年創建(jian)，總部設(she)在(zai)美(mei)國馬薩諸塞州的(de)(de)(de)(de)Billerica，是(shi)國際公(gong)認的(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)制造(zao)手持式X射(she)(she)線(xian)(xian)熒光分析儀(yi)(yi)以及(ji)相關(guan)(guan)技術的(de)(de)(de)(de)領導者。公(gong)司的(de)(de)(de)(de)最初的(de)(de)(de)(de)兩個產品(pin)是(shi)擁(yong)有(you)專(zhuan)利(li)的(de)(de)(de)(de)氡氣(qi)探測(ce)儀(yi)(yi)。經過(guo)數年的(de)(de)(de)(de)快速發(fa)展(zhan)并(bing)(bing)通過(guo)相關(guan)(guan)國家機構的(de)(de)(de)(de)協助(zhu)，Niton公(gong)司于(yu)1994年2月(yue)推(tui)出了有(you)史以來第一(yi)臺真正一(yi)體化的(de)(de)(de)(de)XRF分析儀(yi)(yi)，即(ji)Niton  XL-309油(you)漆鉛含量分析儀(yi)(yi)，并(bing)(bing)由此在(zai)業界(jie)引(yin)起(qi)極大的(de)(de)(de)(de)轟(hong)動。Niton 的(de)(de)(de)(de)知名度最初即(ji)建(jian)立在(zai)該項產品(pin)的(de)(de)(de)(de)高(gao)品(pin)質(zhi)、高(gao)使用(yong)價值和(he)創新性設(she)計(ji)的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上(shang)。

  Niton新(xin)一代(dai)的(de)天才領(ling)導人Hal Grodzins很好地(di)秉持了(le)前(qian)輩所積累的(de)所有優秀特質，并在(zai)隨(sui)后短(duan)短(duan)數(shu)年內通過創造性(xing)地(di)努力(li)，順利(li)地(di)將相關(guan)技術地(di)擴展到了(le)合(he)金分(fen)析(xi)領(ling)域，從而取得了(le)歷史性(xing)的(de)成功！并一鼓作氣在(zai)2002年推出(chu)極具威力(li)的(de)NITON第二代(dai)產品 ——XLi/XLt系列(lie)手持式(shi)XRF分(fen)析(xi)儀。

 

        目前(qian)，Niton產(chan)品主要應用于塑(su)料(liao)等(deng)制品中重金屬的(de)檢(jian)測、石油化(hua)工行業(ye)（PMI）、金屬或合金材料(liao)的(de)鑒別和管(guan)理(li)，金屬廢料(liao)的(de)回收(shou)利用，地質礦(kuang)產(chan)行業(ye)的(de)礦(kuang)場可行性分(fen)析及生(sheng)產(chan)質量控制，以及油漆中的(de)鉛(qian)含量分(fen)析等(deng)諸多領域。Niton的(de)研(yan)發項目一直由美(mei)國(guo)能源(yuan)部(DOE),美(mei)國(guo)環保署(EPA),美(mei)國(guo)住宅(zhai)與城市開發署(HU)投資。公司(si)分(fen)別在(zai)1995年、2003年和2008年贏得了在(zai)美(mei)國(guo)科技界(jie)極具影響力的(de)R&D100大獎。

 

        公司為順應中國(guo)(guo)市場的迅速(su)發展，目前(qian)Niton在(zai)北京、上(shang)海、廣州(zhou)都設立了(le)辦事處(chu)和售后服務中心，以期為廣大中國(guo)(guo)客(ke)戶(hu)以及各(ge)級(ji)代理商(shang)提供更周到(dao)的服務。

 

        在Niton XLi/XLt系列手持式(shi)XRF分析(xi)儀(yi)推(tui)出(chu)后短短數(shu)年間，Niton已經徹(che)底(di)改變了XRF分析(xi)的應用領域。迄今為止(zhi)，Niton已將超(chao)過(guo)(guo)20000臺設備銷(xiao)往世界(jie)各地，僅在2004年就銷(xiao)售了超(chao)過(guo)(guo)2500臺。銷(xiao)量增長速(su)度遠(yuan)遠(yuan)超(chao)過(guo)(guo)其他(ta)任何一家XRF分析(xi)儀(yi)制(zhi)造商，目前已占全球(qiu)同類產品(pin)市場份額的75% 以(yi)上(shang)。 Niton至今已經投入(ru)超(chao)過(guo)(guo)捌千(qian)萬美元的研發經費用于開發更先進(jin)、更高(gao)性能的XRF分析(xi)儀(yi)。

 

尼通手持式X射線熒光光譜儀原理：

 

 

 

        我們(men)知(zhi)道，試驗樣品在其(qi)構成原(yuan)子受到(dao)外(wai)部(bu)輻(fu)射(she)(she)(she)源的(de)(de)(de)激發(fa)之(zhi)時，會放射(she)(she)(she)出X射(she)(she)(she)線(xian)。而(er)(er)X射(she)(she)(she)線(xian)熒光(guang)(guang)分析就是(shi)一(yi)種基于(yu)(yu)該現(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)技術。當伽馬射(she)(she)(she)線(xian)，或是(shi)能(neng)(neng)量同樣足夠引(yin)起(qi)激發(fa)的(de)(de)(de)X射(she)(she)(she)線(xian)，由(you)一(yi)種同位素或是(shi)從Ｘ射(she)(she)(she)線(xian)管(guan)，撞擊(ji)構成這(zhe)種試驗樣品的(de)(de)(de)原(yuan)子時，它(ta)將逸出該原(yuan)子的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)內(nei)層電子。而(er)(er)這(zhe)個(ge)撞擊(ji)出的(de)(de)(de)空穴(xue)，瞬間會被更(geng)高能(neng)(neng)級的(de)(de)(de)外(wai)層電子填充，該過(guo)程如示意(yi)圖1所示。而(er)(er)兩個(ge)能(neng)(neng)級的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量差，在撞擊(ji)的(de)(de)(de)過(guo)程中以(yi)(yi)X射(she)(she)(she)線(xian)的(de)(de)(de)形式(shi)輻(fu)射(she)(she)(she)出來。我們(men)把這(zhe)種輻(fu)射(she)(she)(she)稱為(wei)“特(te)(te)征(zheng)X射(she)(she)(she)線(xian)”，因為(wei)對于(yu)(yu)某種放射(she)(she)(she)的(de)(de)(de)元(yuan)素（或原(yuan)子），其(qi)特(te)(te)征(zheng)X射(she)(she)(she)線(xian)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量是(shi)特(te)(te)定(ding)的(de)(de)(de)，且唯一(yi)的(de)(de)(de)。如果我們(men)能(neng)(neng)夠測量出這(zhe)種能(neng)(neng)量以(yi)(yi)及由(you)單種元(yuan)素產生(sheng)的(de)(de)(de)“特(te)(te)征(zheng)X射(she)(she)(she)線(xian)”的(de)(de)(de)強度，那么就可以(yi)(yi)分別在“定(ding)量”和“定(ding)性”兩個(ge)方(fang)面，實現(xian)X射(she)(she)(she)線(xian)熒光(guang)(guang)分析。

 

五、    尼通手持式X射線熒光光譜儀在水泥行業的解決方案

通過(guo)中(zhong)華(hua)人(ren)民共(gong)和國建材行(xing)業標(biao)準JC/T 533—2004對建材工業用(yong)鉻合(he)金鑄造磨(mo)球(qiu)的規定中(zhong)對磨(mo)球(qiu)，襯板(ban)材料的要(yao)求可知(zhi)（見(jian)表(biao)一，表(biao)二，表(biao)三），決(jue)定磨(mo)球(qiu)及襯板(ban)材料的耐磨(mo)的性能的主(zhu)要(yao)元(yuan)素(su)成(cheng)分為鉻（Cr），鉻元(yuan)素(su)成(cheng)分的多少直接決(jue)定了球(qiu)磨(mo)機的使用(yong)壽(shou)命。

從襯板材(cai)(cai)(cai)料的(de)物理性能(neng)上分析，影響(xiang)抗(kang)磨效果的(de)主要(yao)參數是硬(ying)度(du)和(he)沖(chong)擊韌性兩大指標的(de)匹配問題，材(cai)(cai)(cai)料的(de)硬(ying)度(du)高，Cr含量越高，其耐磨性能(neng)好。襯板材(cai)(cai)(cai)質的(de)選擇跟很多因素有關，但合適的(de)材(cai)(cai)(cai)質是延長使用壽(shou)命(ming)，保(bao)證生產(chan)平穩的(de)基本保(bao)證之一。

所以對于采購的(de)(de)磨球及襯板材料的(de)(de)鉻(ge)含量的(de)(de)檢測，成為了控制(zhi)水(shui)泥行業生產成本的(de)(de)主(zhu)要(yao)手段(duan)之一(yi)。

 

 

表一各類磨(mo)球材料化學成(cheng)分分布表

 

 

 

表二、各類磨(mo)球材(cai)料硬度情況

 

 

 

 

 

表三、襯板材料化學(xue)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(yong)X射線(xian)熒光光譜(pu)原理，可方便、快速(su)、準(zhun)確(que)、完全(quan)無損地(di)測(ce)量材(cai)(cai)(cai)料中從(cong)Mg到U之間的(de)所有(you)元素；對于水(shui)泥行業采(cai)購的(de)磨球(qiu)(qiu)襯板(ban)(ban)(ban)材(cai)(cai)(cai)料檢測(ce)，只需輕(qing)(qing)扣扳(ban)機，1~3S就可以(yi)實現對合(he)金牌號的(de)鑒定(ding)，輕(qing)(qing)松掌(zhang)握采(cai)購的(de)磨球(qiu)(qiu)襯板(ban)(ban)(ban)材(cai)(cai)(cai)料的(de)材(cai)(cai)(cai)料成(cheng)(cheng)分信息。對進廠的(de)磨球(qiu)(qiu)\襯板(ban)(ban)(ban)及其它合(he)金材(cai)(cai)(cai)料實行了全(quan)面的(de)，快速(su)的(de)，無損的(de)質量控制，從(cong)而降(jiang)低了水(shui)泥生(sheng)產(chan)的(de)生(sheng)產(chan)成(cheng)(cheng)本 。

2．儀器配置可(ke)充(chong)電鋰電池，連續(xu)工作6小時無需(xu)充(chong)電，便(bian)于現場操作

3．具(ju)有合(he)(he)(he)金(jin)(jin)牌(pai)號(hao)鑒別(bie)與成分分析模(mo)式：數據庫(ku)內置400多種合(he)(he)(he)金(jin)(jin)牌(pai)號(hao)，可(ke)實(shi)現對(dui)低合(he)(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)、不(bu)銹鋼(gang)、工具(ju)鋼(gang)、鎳(nie)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)、銅合(he)(he)(he)金(jin)(jin)、鋁合(he)(he)(he)金(jin)(jin)、鈷合(he)(he)(he)金(jin)(jin)、鈦(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)等(deng)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的牌(pai)號(hao)鑒定和元素的準(zhun)確測量。同時用戶可(ke)以自(zi)行(xing)編輯合(he)(he)(he)金(jin)(jin)牌(pai)號(hao)庫(ku)和添(tian)加合(he)(he)(he)金(jin)(jin)牌(pai)號(hao)。

4．可(ke)擴展(zhan)FP模(mo)糊測(ce)量分析軟件(jian),實現完全盲測(ce)。

5．界面(mian)簡單易(yi)懂，操(cao)作極(ji)其方(fang)便；帶背光(guang)的彩色觸摸屏，讀數(shu)容易(yi)、清晰，亮度可調, 任(ren)意(yi)光(guang)線下可讀取數(shu)據。

6．儀器無需外接PDA，一體化程度更高(gao)，操作便捷；高(gao)強(qiang)度、高(gao)密封性設計(ji)，防塵防水能力強(qiang)。

7．X-射線管、高壓(ya)發生器及Si-PIN檢(jian)測(ce)器核(he)心(xin)單(dan)元采(cai)用Peltier恒(heng)溫冷卻系統，保證核(he)心(xin)單(dan)元的(de)壽(shou)命及儀器測(ce)量(liang)精度(du)不(bu)受外界溫度(du)的(de)變化及長時(shi)間連(lian)續測(ce)量(liang)的(de)影響。X射線管輻射劑量(liang)小，壽(shou)命長。

8．操作密(mi)碼保護，防止非(fei)授(shou)權人員使(shi)用(yong)；儀器斷電或故障(zhang)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(shan)爍，保證使(shi)用(yong)安(an)全。

9．所測元素(su)分析范圍(wei)為(wei) 檢測下限～100％，而且不分基體；機內自(zi)動存(cun)儲10000個以上的(de)分析數據及譜(pu)圖。

10．儀器小巧輕便，整機僅重1.53公(gong)斤(jin)，配備(bei)攜帶用保護(hu)套，攜帶安全方(fang)便。

11．具有(you)機內(nei)(nei)自(zi)動(dong)診斷和故障報(bao)告功(gong)能，同時(shi)能實(shi)現機內(nei)(nei)自(zi)校(xiao)準，無需外(wai)部標樣(yang)。具有(you)USB、藍牙、數據(ju)線等直接進(jin)行數據(ju)傳輸。

12．尼通公司自主開(kai)發的軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)操作系統，使用方便，同(tong)時避免了由(you)于(yu)使用WindowsCE所帶來的電腦(nao)病(bing)毒感染的危險。隨機(ji)配(pei)置NDT軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)，可進行數據上傳或下載，可編輯、輸出PMI分析報告(gao)，可實現PC機(ji)遠程控制；也可以通過INTERNET實現軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)升(sheng)級。

13．配備(bei)防(fang)水手(shou)提箱(xiang)、攜(xie)帶儀器(qi)用(yong)保(bao)護套、110V/220V通用(yong)充(chong)電器(qi)、兩塊可充(chong)電鋰電池(chi)、PC機連接電纜、NDT軟件、儀器(qi)手(shou)腕安(an)全系索、儀器(qi)檢查、驗證用(yong)合金(jin)標樣等(deng)齊全的附件和(he)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。