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。