一、水泥行业应用背景

        球磨机、管磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。它广泛应用于水泥，硅酸盐制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨。

 

 

 

        水泥工业球磨机内主要使用两大类耐磨件产品，即磨球和衬板。我国因磨损消耗的金属材料超过200万吨以上，其中磨球耗材所占比例约55﹪，衬板耗材所占比例约11﹪。由此可见，磨球和衬板在耐磨材料中的份量。

 

 

 

 

        由于合金钢类材料的多样化，给生产者和使用者带来了诸多困难，大有眼花缭乱之势。更有甚者，由于市场的不规范性和信息不对称性，无序竞争，低端竞争（低品位，低技术含量，低价格，以劣充优)依然存在，以低价混高价、以次充好等不良行为弥漫市场，稍有不慎就会上当受骗，给使用者带来不必要的损失。

 

        随着我国经济平稳较快发展和经济社会环境的持续改善，建设资源节约型和环境友好型社会，水泥工业的发展所面临的“节能减排”任务愈加紧迫。因此，适时地大力推广和合理选择使用水泥工业高效节能衬板，扩大高性能化衬板的应用范围，是节能降耗的有效途径之一。合理选择与应用的关键在于正确分析易磨部件的使用环境、工况条件和磨损机理，耐磨材料的技术性能和以往的使用经验，兼顾技术先进、生产可靠、经济合理的原则，达到节能减排、降耗的目的。衬板性能的优劣，不仅影响金属材料和能源的消耗，更重要的是影响设备运转率，影响水泥产量和生产成本。

 

三、面临的问题和任务

        对于水泥行业而言，只能取代原有的仅凭供应商提供性能检测报告，而亲自采用灵敏而可靠的检测方法和仪器对所购买的磨球及衬板材料耐磨性能进行全面快速的性能检测，才能杜绝采购的球磨机中的磨球和衬板材料出现以劣充好的现象，从而降低水泥生产的生产成本，达到节能减排的目的。

 

四、尼通手持式X射线荧光光谱仪介绍

        尼通品牌介绍：

        美国尼通手持式X射线荧光光谱仪隶属于美国赛默飞世尔，由物理学教授Lee Grodzins先生在1987年创建，总部设在美国马萨诸塞州的Billerica，是国际公认的设计制造手持式X射线荧光分析仪以及相关技术的领导者。公司的最初的两个产品是拥有专利的氡气探测仪。经过数年的快速发展并通过相关国家机构的协助，Niton公司于1994年2月推出了有史以来第一台真正一体化的XRF分析仪，即Niton  XL-309油漆铅含量分析仪，并由此在业界引起极大的轰动。Niton 的知名度最初即建立在该项产品的高品质、高使用价值和创新性设计的基础上。

  Niton新一代的天才领导人Hal Grodzins很好地秉持了前辈所积累的所有优秀特质，并在随后短短数年内通过创造性地努力，顺利地将相关技术地扩展到了合金分析领域，从而取得了历史性的成功！并一鼓作气在2002年推出极具威力的NITON第二代产品 ——XLi/XLt系列手持式XRF分析仪。

 

        目前，Niton产品主要应用于塑料等制品中重金属的检测、石油化工行业（PMI）、金属或合金材料的鉴别和管理，金属废料的回收利用，地质矿产行业的矿场可行性分析及生产质量控制，以及油漆中的铅含量分析等诸多领域。Niton的研发项目一直由美国能源部(DOE),美国环保署(EPA),美国住宅与城市开发署(HU)投资。公司分别在1995年、2003年和2008年赢得了在美国科技界极具影响力的R&D100大奖。

 

        公司为顺应中国市场的迅速发展，目前Niton在北京、上海、广州都设立了办事处和售后服务中心，以期为广大中国客户以及各级代理商提供更周到的服务。

 

        在Niton XLi/XLt系列手持式XRF分析仪推出后短短数年间，Niton已经彻底改变了XRF分析的应用领域。迄今为止，Niton已将超过20000台设备销往世界各地，仅在2004年就销售了超过2500台。销量增长速度远远超过其他任何一家XRF分析仪制造商，目前已占全球同类产品市场份额的75% 以上。 Niton至今已经投入超过捌千万美元的研发经费用于开发更先进、更高性能的XRF分析仪。

 

尼通手持式X射线荧光光谱仪原理：

 

 

 

        我们知道，试验样品在其构成原子受到外部辐射源的激发之时，会放射出X射线。而X射线荧光分析就是一种基于该现象的技术。当伽马射线，或是能量同样足够引起激发的X射线，由一种同位素或是从Ｘ射线管，撞击构成这种试验样品的原子时，它将逸出该原子的一个内层电子。而这个撞击出的空穴，瞬间会被更高能级的外层电子填充，该过程如示意图1所示。而两个能级的能量差，在撞击的过程中以X射线的形式辐射出来。我们把这种辐射称为“特征X射线”，因为对于某种放射的元素（或原子），其特征X射线的能量是特定的，且唯一的。如果我们能够测量出这种能量以及由单种元素产生的“特征X射线”的强度，那么就可以分别在“定量”和“定性”两个方面，实现X射线荧光分析。

 

五、    尼通手持式X射线荧光光谱仪在水泥行业的解决方案

通过中华人民共和国建材行业标准JC/T 533—2004对建材工业用铬合金铸造磨球的规定中对磨球，衬板材料的要求可知（见表一，表二，表三），决定磨球及衬板材料的耐磨的性能的主要元素成分为铬（Cr），铬元素成分的多少直接决定了球磨机的使用寿命。

从衬板材料的物理性能上分析，影响抗磨效果的主要参数是硬度和冲击韧性两大指标的匹配问题，材料的硬度高，Cr含量越高，其耐磨性能好。衬板材质的选择跟很多因素有关，但合适的材质是延长使用寿命，保证生产平稳的基本保证之一。

所以对于采购的磨球及衬板材料的铬含量的检测，成为了控制水泥行业生产成本的主要手段之一。

 

 

表一各类磨球材料化学成分分布表

 

 

 

表二、各类磨球材料硬度情况

 

 

 

 

 

表三、衬板材料化学成分表

 

 

尼通手持式光谱仪在水泥行业的应用特点:

 

1．采用X射线荧光光谱原理，可方便、快速、准确、完全无损地测量材料中从Mg到U之间的所有元素；对于水泥行业采购的磨球衬板材料检测，只需轻扣扳机，1~3S就可以实现对合金牌号的鉴定，轻松掌握采购的磨球衬板材料的材料成分信息。对进厂的磨球\衬板及其它合金材料实行了全面的，快速的，无损的质量控制，从而降低了水泥生产的生产成本 。

2．仪器配置可充电锂电池，连续工作6小时无需充电，便于现场操作

3．具有合金牌号鉴别与成分分析模式：数据库内置400多种合金牌号，可实现对低合金钢、不锈钢、工具钢、镍合金、铜合金、铝合金、钴合金、钛合金等合金的牌号鉴定和元素的准确测量。同时用户可以自行编辑合金牌号库和添加合金牌号。

4．可扩展FP模糊测量分析软件,实现完全盲测。

5．界面简单易懂，操作极其方便；带背光的彩色触摸屏，读数容易、清晰，亮度可调, 任意光线下可读取数据。

6．仪器无需外接PDA，一体化程度更高，操作便捷；高强度、高密封性设计，防尘防水能力强。

7．X-射线管、高压发生器及Si-PIN检测器核心单元采用Peltier恒温冷却系统，保证核心单元的寿命及仪器测量精度不受外界温度的变化及长时间连续测量的影响。X射线管辐射剂量小，寿命长。

8．操作密码保护，防止非授权人员使用；仪器断电或故障时，快门自动关闭；快门打开或X射线管工作时，仪器四周LED指示灯闪烁，保证使用安全。

9．所测元素分析范围为 检测下限～100％，而且不分基体；机内自动存储10000个以上的分析数据及谱图。

10．仪器小巧轻便，整机仅重1.53公斤，配备携带用保护套，携带安全方便。

11．具有机内自动诊断和故障报告功能，同时能实现机内自校准，无需外部标样。具有USB、蓝牙、数据线等直接进行数据传输。

12．尼通公司自主开发的软件操作系统，使用方便，同时避免了由于使用WindowsCE所带来的电脑病毒感染的危险。随机配置NDT软件，可进行数据上传或下载，可编辑、输出PMI分析报告，可实现PC机远程控制；也可以通过INTERNET实现软件升级。

13．配备防水手提箱、携带仪器用保护套、110V/220V通用充电器、两块可充电锂电池、PC机连接电缆、NDT软件、仪器手腕安全系索、仪器检查、验证用合金标样等齐全的附件和备件。

 

综上所述，尼通手持式X射线荧光光谱仪，是水泥行业进行常用耐磨材料质量控制、监督及降低生产设备运行成本的必备利器。