一、水泥行業應用背景

        球磨(mo)機、管磨(mo)機是物(wu)料(liao)(liao)被破碎之后(hou)，再進行粉碎的關鍵設(she)備。它廣泛應用于水(shui)泥(ni)，硅酸鹽制品，新(xin)型建(jian)筑材(cai)(cai)料(liao)(liao)、耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)、化(hua)肥、黑與有(you)色(se)金屬選礦以及玻璃陶(tao)瓷等生產行業，對各種礦石和其(qi)它可(ke)磨(mo)性物(wu)料(liao)(liao)進行干式(shi)或濕式(shi)粉磨(mo)。

 

 

 

        水泥(ni)工業球(qiu)磨(mo)機內主要使用兩大類耐磨(mo)件產品，即磨(mo)球(qiu)和襯板。我國因(yin)磨(mo)損消(xiao)耗的金屬材(cai)(cai)料超過200萬噸以上，其(qi)中(zhong)磨(mo)球(qiu)耗材(cai)(cai)所占比例(li)約55﹪，襯板耗材(cai)(cai)所占比例(li)約11﹪。由(you)此可見，磨(mo)球(qiu)和襯板在(zai)耐磨(mo)材(cai)(cai)料中(zhong)的份量。

 

 

 

 

        由于合金鋼類材料的(de)多(duo)樣(yang)化，給(gei)生產(chan)者和使用(yong)者帶來了諸多(duo)困(kun)難(nan)，大有眼花繚亂(luan)之勢。更有甚者，由于市場的(de)不規范(fan)性(xing)和信息不對稱性(xing)，無(wu)序競(jing)爭(zheng)，低端競(jing)爭(zheng)（低品(pin)位，低技術(shu)含(han)量(liang)，低價格，以劣充(chong)優)依然存在，以低價混高價、以次(ci)充(chong)好(hao)等不良行為彌漫市場，稍(shao)有不慎就會上當(dang)受騙(pian)，給(gei)使用(yong)者帶來不必(bi)要的(de)損失(shi)。

 

        隨著(zhu)我(wo)國(guo)經(jing)濟平(ping)穩較快發(fa)展和(he)(he)(he)(he)經(jing)濟社(she)會環(huan)境的(de)(de)(de)持續改善，建設資源(yuan)節(jie)約型和(he)(he)(he)(he)環(huan)境友(you)好型社(she)會，水泥(ni)工業(ye)的(de)(de)(de)發(fa)展所面臨的(de)(de)(de)“節(jie)能(neng)(neng)減(jian)排”任務愈加緊迫。因此(ci)，適(shi)時(shi)地(di)大力推(tui)廣和(he)(he)(he)(he)合(he)(he)(he)理(li)選(xuan)(xuan)擇使用(yong)水泥(ni)工業(ye)高效節(jie)能(neng)(neng)襯(chen)板，擴大高性能(neng)(neng)化襯(chen)板的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)范圍，是節(jie)能(neng)(neng)降(jiang)耗的(de)(de)(de)有效途徑之一。合(he)(he)(he)理(li)選(xuan)(xuan)擇與應(ying)用(yong)的(de)(de)(de)關鍵在于正(zheng)確分(fen)析易磨部件(jian)的(de)(de)(de)使用(yong)環(huan)境、工況(kuang)條件(jian)和(he)(he)(he)(he)磨損機理(li)，耐(nai)磨材料的(de)(de)(de)技術性能(neng)(neng)和(he)(he)(he)(he)以往的(de)(de)(de)使用(yong)經(jing)驗，兼(jian)顧技術先進、生產(chan)(chan)可靠(kao)、經(jing)濟合(he)(he)(he)理(li)的(de)(de)(de)原則，達(da)到節(jie)能(neng)(neng)減(jian)排、降(jiang)耗的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。襯(chen)板性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)優劣，不僅影(ying)響金屬材料和(he)(he)(he)(he)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)消耗，更重要的(de)(de)(de)是影(ying)響設備(bei)運(yun)轉(zhuan)率，影(ying)響水泥(ni)產(chan)(chan)量和(he)(he)(he)(he)生產(chan)(chan)成(cheng)本。

 

三、面臨的問題和任務

        對(dui)于水泥行業而言(yan)，只能(neng)取代原有的(de)(de)(de)(de)僅憑供(gong)應(ying)商提供(gong)性能(neng)檢測報告(gao)，而親自采用靈敏而可靠的(de)(de)(de)(de)檢測方法(fa)和儀器對(dui)所購(gou)買的(de)(de)(de)(de)磨(mo)球(qiu)及襯板(ban)材料耐磨(mo)性能(neng)進行全面快速的(de)(de)(de)(de)性能(neng)檢測，才能(neng)杜(du)絕采購(gou)的(de)(de)(de)(de)球(qiu)磨(mo)機中的(de)(de)(de)(de)磨(mo)球(qiu)和襯板(ban)材料出現(xian)以(yi)劣充(chong)好的(de)(de)(de)(de)現(xian)象，從而降低水泥生產的(de)(de)(de)(de)生產成本(ben)，達到(dao)節(jie)能(neng)減排的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(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(guo)(guo)尼(ni)通手持(chi)式X射(she)線(xian)熒(ying)光光譜儀隸屬于美(mei)國(guo)(guo)賽默飛世爾，由物理(li)學教授Lee Grodzins先生在(zai)1987年創(chuang)建，總部設(she)在(zai)美(mei)國(guo)(guo)馬薩諸塞州的(de)(de)(de)Billerica，是國(guo)(guo)際公(gong)認的(de)(de)(de)設(she)計制造手持(chi)式X射(she)線(xian)熒(ying)光分析儀以及(ji)相關技術的(de)(de)(de)領(ling)導者。公(gong)司的(de)(de)(de)最初(chu)的(de)(de)(de)兩個產(chan)(chan)品是擁有專利的(de)(de)(de)氡氣探(tan)測儀。經過數年的(de)(de)(de)快速(su)發展(zhan)并通過相關國(guo)(guo)家機構的(de)(de)(de)協助，Niton公(gong)司于1994年2月推(tui)出了有史以來第(di)一臺真(zhen)正一體(ti)化的(de)(de)(de)XRF分析儀，即Niton  XL-309油漆鉛含(han)量分析儀，并由此在(zai)業界引起極大的(de)(de)(de)轟(hong)動。Niton 的(de)(de)(de)知(zhi)名度(du)最初(chu)即建立在(zai)該項產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)高品質、高使用價值(zhi)和創(chuang)新性設(she)計的(de)(de)(de)基礎上(shang)。

  Niton新一(yi)代的(de)天才(cai)領(ling)(ling)導人(ren)Hal Grodzins很好地(di)秉(bing)持了前輩所(suo)積(ji)累的(de)所(suo)有優秀特(te)質(zhi)，并在隨后短短數年(nian)內通(tong)過創造性(xing)地(di)努力，順利地(di)將(jiang)相關技術地(di)擴(kuo)展到(dao)了合金分(fen)析領(ling)(ling)域，從而取(qu)得了歷史性(xing)的(de)成功(gong)！并一(yi)鼓作氣在2002年(nian)推(tui)出極(ji)具威力的(de)NITON第二(er)代產品 ——XLi/XLt系(xi)列手持式XRF分(fen)析儀(yi)。

 

        目(mu)前，Niton產品(pin)主要(yao)應用(yong)于塑料等(deng)(deng)制品(pin)中重金(jin)屬(shu)的(de)檢測、石油(you)化(hua)工行(xing)業(ye)（PMI）、金(jin)屬(shu)或合金(jin)材料的(de)鑒別(bie)和管理，金(jin)屬(shu)廢料的(de)回收利用(yong)，地質礦產行(xing)業(ye)的(de)礦場可(ke)行(xing)性分析及(ji)生產質量控制，以及(ji)油(you)漆中的(de)鉛含量分析等(deng)(deng)諸多(duo)領(ling)域。Niton的(de)研(yan)發(fa)項(xiang)目(mu)一(yi)直由美國能源部(DOE),美國環保署(EPA),美國住宅與城市開發(fa)署(HU)投資。公司分別(bie)在1995年(nian)、2003年(nian)和2008年(nian)贏得(de)了在美國科(ke)技界極(ji)具影(ying)響力(li)的(de)R&D100大獎。

 

        公司(si)為(wei)順應中(zhong)國(guo)市場的迅速(su)發展(zhan)，目前Niton在北京(jing)、上海、廣州都設立了辦事處和售后服務(wu)中(zhong)心，以期為(wei)廣大中(zhong)國(guo)客戶以及各級(ji)代理商提供更周到的服務(wu)。

 

        在Niton XLi/XLt系(xi)列手持(chi)式XRF分析(xi)(xi)儀(yi)推出后(hou)短(duan)短(duan)數(shu)年間，Niton已(yi)經(jing)徹(che)底改變(bian)了(le)XRF分析(xi)(xi)的應用(yong)領域。迄今(jin)為(wei)止，Niton已(yi)將超(chao)(chao)過20000臺(tai)(tai)設備銷(xiao)往世(shi)界各(ge)地，僅(jin)在2004年就銷(xiao)售了(le)超(chao)(chao)過2500臺(tai)(tai)。銷(xiao)量增長(chang)速度遠遠超(chao)(chao)過其他(ta)任(ren)何一家XRF分析(xi)(xi)儀(yi)制造商，目(mu)前(qian)已(yi)占(zhan)全(quan)球同類產品市場份額(e)的75% 以上(shang)。 Niton至今(jin)已(yi)經(jing)投入超(chao)(chao)過捌千萬美元的研(yan)發經(jing)費用(yong)于開發更先進(jin)、更高性能的XRF分析(xi)(xi)儀(yi)。

 

尼通手持式X射線熒光光譜儀原理：

 

 

 

        我(wo)們(men)知道(dao)，試驗(yan)樣品在其(qi)構(gou)(gou)成原子(zi)(zi)受到外部輻射(she)(she)(she)源的(de)(de)(de)激發(fa)之時，會放(fang)射(she)(she)(she)出(chu)(chu)X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)。而X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)熒光分析就(jiu)(jiu)是一(yi)種基(ji)于(yu)(yu)該(gai)現(xian)象的(de)(de)(de)技術。當伽馬射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)，或(huo)是能量(liang)同樣足夠引起激發(fa)的(de)(de)(de)X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)，由(you)一(yi)種同位素或(huo)是從Ｘ射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)管，撞(zhuang)擊構(gou)(gou)成這(zhe)(zhe)種試驗(yan)樣品的(de)(de)(de)原子(zi)(zi)時，它(ta)將逸(yi)出(chu)(chu)該(gai)原子(zi)(zi)的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)內層電子(zi)(zi)。而這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)撞(zhuang)擊出(chu)(chu)的(de)(de)(de)空穴，瞬間會被(bei)更高能級(ji)(ji)的(de)(de)(de)外層電子(zi)(zi)填充，該(gai)過(guo)(guo)程(cheng)如示意圖1所示。而兩(liang)個(ge)(ge)能級(ji)(ji)的(de)(de)(de)能量(liang)差，在撞(zhuang)擊的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)中以X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)形(xing)式輻射(she)(she)(she)出(chu)(chu)來。我(wo)們(men)把這(zhe)(zhe)種輻射(she)(she)(she)稱為(wei)“特(te)征X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)”，因為(wei)對于(yu)(yu)某(mou)種放(fang)射(she)(she)(she)的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素（或(huo)原子(zi)(zi)），其(qi)特(te)征X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)能量(liang)是特(te)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)，且唯一(yi)的(de)(de)(de)。如果我(wo)們(men)能夠測量(liang)出(chu)(chu)這(zhe)(zhe)種能量(liang)以及由(you)單種元(yuan)(yuan)素產生的(de)(de)(de)“特(te)征X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)”的(de)(de)(de)強度，那么就(jiu)(jiu)可以分別在“定(ding)(ding)量(liang)”和(he)“定(ding)(ding)性”兩(liang)個(ge)(ge)方面，實(shi)現(xian)X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)熒光分析。

 

五、    尼通手持式X射線熒光光譜儀在水泥行業的解決方案

通過中華人民共和(he)國建材(cai)行業標準JC/T 533—2004對建材(cai)工業用鉻(ge)合金鑄造磨(mo)球(qiu)的(de)規定(ding)(ding)中對磨(mo)球(qiu)，襯(chen)板(ban)材(cai)料的(de)要求可知(zhi)（見(jian)表一，表二，表三），決定(ding)(ding)磨(mo)球(qiu)及(ji)襯(chen)板(ban)材(cai)料的(de)耐磨(mo)的(de)性能的(de)主要元素(su)成(cheng)分為鉻(ge)（Cr），鉻(ge)元素(su)成(cheng)分的(de)多少(shao)直接決定(ding)(ding)了球(qiu)磨(mo)機的(de)使用壽命。

從襯(chen)板材(cai)料(liao)的(de)物理性能上分(fen)析(xi)，影(ying)響抗磨效果的(de)主要參數是(shi)(shi)硬度(du)和沖擊韌性兩大指(zhi)標的(de)匹(pi)配問題(ti)，材(cai)料(liao)的(de)硬度(du)高，Cr含量越高，其耐磨性能好。襯(chen)板材(cai)質的(de)選擇跟很多因素有關，但(dan)合適的(de)材(cai)質是(shi)(shi)延長(chang)使用壽命，保(bao)證生(sheng)產平穩(wen)的(de)基(ji)本保(bao)證之(zhi)一。

所以對于采購(gou)的(de)磨球及襯板材料的(de)鉻含量的(de)檢(jian)測，成為了(le)控制水泥行業生產成本的(de)主要手(shou)段之一。

 

 

表一各類磨球材(cai)料(liao)化學成(cheng)分分布(bu)表

 

 

 

表二、各(ge)類磨球材料硬度(du)情況

 

 

 

 

 

表三、襯(chen)板(ban)材料(liao)化(hua)學成分表

 

 

尼通手持式光譜儀在水泥行業的應用特點:

 

1．采用X射線熒光(guang)光(guang)譜原理，可(ke)方便、快速、準確、完(wan)全無損地(di)測(ce)量(liang)材(cai)料中從Mg到U之間的(de)(de)所有(you)元素；對(dui)于水泥(ni)(ni)行(xing)業采購(gou)的(de)(de)磨(mo)球襯(chen)(chen)板(ban)材(cai)料檢測(ce)，只需輕扣(kou)扳機，1~3S就可(ke)以實現對(dui)合金牌號的(de)(de)鑒定，輕松掌握采購(gou)的(de)(de)磨(mo)球襯(chen)(chen)板(ban)材(cai)料的(de)(de)材(cai)料成分信息。對(dui)進廠的(de)(de)磨(mo)球\襯(chen)(chen)板(ban)及其它(ta)合金材(cai)料實行(xing)了全面的(de)(de)，快速的(de)(de)，無損的(de)(de)質量(liang)控(kong)制，從而降(jiang)低(di)了水泥(ni)(ni)生(sheng)產的(de)(de)生(sheng)產成本 。

2．儀器配(pei)置可充電鋰電池，連(lian)續工(gong)作(zuo)(zuo)6小時(shi)無需充電，便于現(xian)場操作(zuo)(zuo)

3．具(ju)有合(he)(he)(he)(he)金(jin)牌(pai)號(hao)(hao)鑒別與成(cheng)分分析模(mo)式：數據庫內置400多種合(he)(he)(he)(he)金(jin)牌(pai)號(hao)(hao)，可實現對(dui)低(di)合(he)(he)(he)(he)金(jin)鋼、不銹鋼、工具(ju)鋼、鎳合(he)(he)(he)(he)金(jin)、銅合(he)(he)(he)(he)金(jin)、鋁合(he)(he)(he)(he)金(jin)、鈷(gu)合(he)(he)(he)(he)金(jin)、鈦合(he)(he)(he)(he)金(jin)等合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)牌(pai)號(hao)(hao)鑒定和元素的(de)準確測量(liang)。同時用戶可以自行(xing)編輯合(he)(he)(he)(he)金(jin)牌(pai)號(hao)(hao)庫和添加合(he)(he)(he)(he)金(jin)牌(pai)號(hao)(hao)。

4．可擴展FP模糊(hu)測量分(fen)析軟件(jian),實現(xian)完全盲測。

5．界面簡單易(yi)懂，操作極其方便(bian)；帶背(bei)光的彩色觸摸屏，讀數容易(yi)、清(qing)晰，亮度可(ke)調(diao), 任意光線下可(ke)讀取數據(ju)。

 6．儀器(qi)無需外接PDA，一體化程(cheng)度更(geng)高(gao)，操作便(bian)捷；高(gao)強(qiang)度、高(gao)密(mi)封性設計，防(fang)塵防(fang)水能力強(qiang)。

7．X-射線管、高壓發生(sheng)器(qi)及(ji)Si-PIN檢測器(qi)核(he)心(xin)單(dan)元(yuan)采用Peltier恒溫冷卻系統，保證核(he)心(xin)單(dan)元(yuan)的(de)壽命及(ji)儀器(qi)測量精度(du)不受外界溫度(du)的(de)變化及(ji)長時間連續(xu)測量的(de)影響。X射線管輻射劑量小(xiao)，壽命長。

8．操作密碼保護(hu)，防止非(fei)授權人員使用；儀(yi)器斷電或故障時，快(kuai)門(men)自動關閉；快(kuai)門(men)打開(kai)或X射線管工作時，儀(yi)器四(si)周LED指示燈(deng)閃(shan)爍，保證使用安全。

9．所測元素(su)分(fen)析范圍為 檢測下限～100％，而且不分(fen)基體；機(ji)內自動存儲(chu)10000個以(yi)上的分(fen)析數據及譜(pu)圖。

10．儀器小巧輕便(bian)，整(zheng)機(ji)僅重(zhong)1.53公斤，配(pei)備攜帶用保護套，攜帶安全(quan)方便(bian)。

11．具有(you)機內(nei)自動診斷和故(gu)障報告功(gong)能(neng)，同時能(neng)實現機內(nei)自校(xiao)準，無需外部標樣(yang)。具有(you)USB、藍牙、數(shu)(shu)據線等直(zhi)接進(jin)行數(shu)(shu)據傳輸。

12．尼通公司自(zi)主開發的(de)(de)軟(ruan)件操作系統，使用方便，同時(shi)避免了由(you)于使用WindowsCE所帶來的(de)(de)電(dian)腦病毒感染的(de)(de)危(wei)險。隨(sui)機配置NDT軟(ruan)件，可進行數據上(shang)傳或下(xia)載(zai)，可編輯、輸出(chu)PMI分析報(bao)告(gao)，可實現PC機遠程控制；也可以通過INTERNET實現軟(ruan)件升(sheng)級。

13．配備防水手(shou)提箱(xiang)、攜帶(dai)儀器用保護套、110V/220V通(tong)用充(chong)電(dian)(dian)器、兩塊可(ke)充(chong)電(dian)(dian)鋰電(dian)(dian)池(chi)、PC機連(lian)接電(dian)(dian)纜、NDT軟件(jian)、儀器手(shou)腕安全系索、儀器檢查(cha)、驗證用合金(jin)標樣等齊全的(de)附件(jian)和備件(jian)。

 

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。