小型多道X熒光波譜儀在水泥工業(yè)中的應(yīng)用

小型多道X熒光波譜儀在水泥工業(yè)中的應(yīng)用
9o年代以來(lái)，各種x射線(xiàn)熒光分析儀在我 國(guó)水泥 業(yè)分析領(lǐng)域中逐步得到應(yīng)用。x射線(xiàn) 熒光分析儀以其可靠、穩(wěn)定、快速的特點(diǎn)可 以替代水泥工業(yè)中的化學(xué)全分析，為水泥工 業(yè)生產(chǎn)控制及時(shí)提供可靠的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到 提高窯爐的運(yùn)轉(zhuǎn)率， 保證水泥質(zhì)量的目的。 目前，國(guó)內(nèi)一些大、中型水泥廠(chǎng)已經(jīng)采用了 進(jìn)口分析儀器， ～ 些中、小型水泥廠(chǎng)也已采 用了國(guó)產(chǎn)分析儀器， 分析儀器取代人 1：化學(xué) 分析勢(shì)在必行。
小型多道X熒光波譜儀 x射線(xiàn)熒光分析的基本原理：x射線(xiàn)照射 待測(cè)樣品，使樣品中各種元素受激發(fā)后，發(fā) 出各自的特征x射線(xiàn)， 通過(guò)對(duì)特征x射線(xiàn)的分 離和測(cè)量即可得到樣鼎中各元素的含量。根 丁 7 ．，‘ _r 7 z-， 據(jù)分光原理的不同．x射線(xiàn)熒光分析可分為波 瞄包散x射線(xiàn)熒光分析(簡(jiǎn)稱(chēng)波譜分析)和能 量色散x射線(xiàn)熒光分析(簡(jiǎn)稱(chēng)能譜分析)兩個(gè) 分支。前者根據(jù)不同元素的特征x射線(xiàn)具有不 同的波 ，利用晶體衍射，將不同波民的x射 線(xiàn)分開(kāi)；后者根據(jù)不同的元素具有不同能量 這一特點(diǎn)利用多道脈沖幅度分析技術(shù)將不同 的元素所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)分開(kāi)， 達(dá)劍被測(cè)元 素定性 _定量分析的目的。這兩類(lèi)儀器從性 能和價(jià)格上比較，備有優(yōu)缺點(diǎn)(見(jiàn)表1)。 小型多道x熒光波譜儀是80年代末開(kāi)發(fā)出的 新型 I 業(yè)分析儀器，它采用波長(zhǎng)色散x 射線(xiàn) 熒光分析技術(shù)，是大型多道x熒光波譜儀的 小型化儀器。從表1中我們可以番山它有如 特點(diǎn)：
1，皇占構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。
2．分析精度高：其分析精度同人型波譜儀相 表1各種分析儀器的對(duì)比 項(xiàng)目 波譜儀 能譜儀 大型波譜儀 小型波潛儀 大型能譜儀 小型多 豢?jī)x 大功率x光管(2- 小功率x 光管 激發(fā)源 小功率x光管(9- 小功率x光管或問(wèn) 3kW) (200W) 5OW) 位素源 探測(cè)器 氣體正比計(jì)數(shù)管 氣體正比計(jì)數(shù)管 Si(LI)探測(cè)器(需液 氣J6fl= 比計(jì)數(shù)管 氪冷卻) 元素周期表中，從Na 元素周期表中，從Na 元素闈期表中，從Na 無(wú)法澳I Na． 柯 仆析元素 到U之．H]的所有元綮 到U之間的任意1O種 到U之間的所有元素 儀器跡無(wú)法制Mg 元素 分析精度 高 高 輕元索的分析精度 輕元素的分析楷度 低 低 分析時(shí)問(wèn) 瓤， 視具體元素而 蜘，50．1帥s同時(shí)分 眭，400_6o0s同時(shí)分 I圭， 600-9帥S 時(shí) 定，一般5o．1O0s 析 析 分析 進(jìn)Ll儀{!}} 昂貴 中擋價(jià)格 中檔價(jià)格 _畦低 價(jià)格 20-40萬(wàn)美元 l o．15萬(wàn)美元 6—10萬(wàn)美死 3—5萬(wàn)熒冗 國(guó)產(chǎn)化 已國(guó)產(chǎn)化 國(guó)內(nèi)正在研制 國(guó)產(chǎn)化 國(guó)產(chǎn)化 當(dāng)，優(yōu)于能譜儀。
3．分析時(shí)間短、操作簡(jiǎn)便：一個(gè)樣 只需5O． 100s~P可同時(shí)完成各個(gè)元素的分析測(cè)試。
4．分析元素可任選：剛戶(hù)可以根據(jù)生產(chǎn)需要 在訂購(gòu)儀器時(shí)指定所要分析的元素， 最多指 定1O種元素 一般水泥、玻璃等行業(yè)的 業(yè) 分析只需要分析少數(shù)兒個(gè)元素，使用小型波 譜儀相當(dāng)經(jīng)濟(jì)。 5．小功率的x光管：x光管功率小(200w )． 無(wú)需火的供電系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，x光管使用壽 命長(zhǎng)(6年以上)． 而大型波譜儀的x光管 (3000W)壽命平均約為1．5年。 Z-、小型多道x熒光波譜儀的應(yīng)用 小型多道x熒光波譜儀以其優(yōu)良的性能、 可靠準(zhǔn)確的分析能力、以及低廉的價(jià)格．特 別適用于 業(yè)現(xiàn)場(chǎng)分析， 尤其是大中型水泥 廠(chǎng)、玻璃廠(chǎng)。 我國(guó)于1991年首次引進(jìn)小型多道x熒光 波譜儀， 劍目前為 已有]：源、錦州、濰坊、 琉璃河、銅陵等二十多家水泥廠(chǎng)配置了進(jìn)口 小型波譜儀，該類(lèi)儀器以其快速準(zhǔn)確的分析 能力，在生產(chǎn)及質(zhì)量管理中發(fā)揮了重要作用， 使用效果顯著。現(xiàn)介紹用英國(guó)Qx型小型多道 x熒光波譜儀對(duì)水泥生料樣品進(jìn)行的分析研究 情況。
1、樣品制備 利用熒光x射線(xiàn)定量分析樣品，需要盡一 切可能消除被分析樣品的顆粒效應(yīng)．并盡 減少元素間的相互干擾。將樣品在高速振動(dòng) 磨中研磨2rain，細(xì)度達(dá)0．08ram．然后稱(chēng) 9g， 以8t的壓力壓制成圓片。
2、分析時(shí)間：100s
3、分析精度 我們?cè)诠蔬_(dá)兩個(gè)多月的時(shí)問(wèn)內(nèi)．對(duì)同一 壓片樣品進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，其結(jié)果見(jiàn)表2。表3 為英國(guó)XR300大型能譜儀在半天山連續(xù)3O次 的重復(fù)測(cè)試結(jié)果．表4列出水泥化學(xué)分析國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)同一實(shí)驗(yàn)室所允許的誤差。比較表2、表 3中的極差 I標(biāo)準(zhǔn)偏差， 可以看出，Qx兩個(gè) 月的重復(fù)測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于能譜儀 天的重 復(fù)測(cè)量結(jié)果．說(shuō)明Ox的重復(fù)性 、}：=期穩(wěn)定 性好；QX對(duì)輕元素Na2O、MgO、AI203的分 析精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于能譜儀。從表2中偏著值與表 4中數(shù)值比較可以看山．OX重復(fù)測(cè)量的偏著 值均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所允許的誤差范罔內(nèi)。 表2：長(zhǎng)期重復(fù)性結(jié)果(x) Na20 MGO ∞ sj0】 SOj O CaO Tl0】 Fe203 平均值 0 2s 096 2 7I 1l 36 0 2s 0．36 45．13 咀I4 339 最^ 位 O 29 0 78 2 7】 l1 46 0 28 0 36 45 20 014 3 42 最小位 0 21 0 75 2 66 ll 29 0I9 0 35 45 04 014 3 36 偏茬 004 0。2 0 05 010 006 0101 009 0 0 03 橙差 0 08 0∞ 0∞ 0I7 009 001 0I6 0 006 標(biāo)準(zhǔn)偏美 0022 Oo09 0016 0040 0 023 0．004 0∞9 0 0014 表3：×li30o大型能譜儀對(duì)水泥生料測(cè)量的分析精度(譬) MgO AI 0 SiO So ● Ca0 Tnl Fe 】 平均值 0 85 2 67 11,55 1 0【0 咀45 4273 ml8 l_49 標(biāo)準(zhǔn)偏茬 0 03 0．O4 0．06 l 0．04 0101 0．06 1 0．01 0 02 檄差 0．13 l 0A3 1 0．20 1 0．15 1 0．1)2 0．19 l 0．IB 005 表4；水泥化學(xué)分析同一實(shí)驗(yàn)室國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許誤差(譬) (6fl176--lgg6) N l MgO J AI ，l sI I so, I I CaO I m J ， ±幔I l±015 I±0 20 l±咀15 J±0 l± IU I ： i± l主 ! 4、分析準(zhǔn)確度 表5列出QX儀器對(duì)生料樣品的測(cè)定結(jié) 果， 同時(shí)也給出了其化學(xué)分析值， 化學(xué)分析 值是由中國(guó)水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心提供的。 從表5中可以看出， 儀器測(cè)定結(jié)果和化學(xué)分析 結(jié)果具有很好的一致性。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不同 實(shí)驗(yàn)室之間允許誤著統(tǒng)計(jì)，儀器結(jié)果對(duì)化學(xué) 結(jié)果的符合率除Si 為90．9％外，其余均達(dá)到 l00％ ；根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)同一實(shí)驗(yàn)室之問(wèn)允許誤 差統(tǒng)計(jì)，Na20、SO]、K2O、TiO 、Fe2O3的 符合率為100％ ，MgO、AI2O3的符合率為 90．9％ ，SiO，、CaO的符合率為81．8％ 表5：儀器分析與化學(xué)分析結(jié)果對(duì)照表(％) 柞 法 Na20 MgO Al 】 sIq SO】 K、0 CaO 丁l Fe 01 化學(xué) 0I 5 0 69 2 28 9 30 009 0 27 47 37 0l_ I 8l QX 0I6 0 73 2 28 942 0I 6 0 26 47 20 012 l 8l 2 化學(xué) 0】4 0 75 2 26 9 71 0l4 0 28 46 86 0ll 2 54 QX 017 0 73 230 964 0l6 0 27 46 99 0l2 2 39 3 化學(xué) 0l6 0 66 2 76 ll 75 0 05 0騶 46】0 0l4 1 27 QX 014 0 72 2 57 ll 77 0 03 0 35 46 32 0l4 1 17 4 化拳 0Io 0 74 2 98 l_87 0l2 0 34 451 5 0l6 2 09 QX 0 24 0 77 3 00 lI 84 0l2 0 41 4496 0】6 21 8 5 化學(xué) 0 25 0 73 3 38 l2 98 0l 5 0 45 43 79 018 2 8,4 QX 0 27 0 77 3 09 I2 78 0I 5 0 44 4400 0l6 2 9l 6 化學(xué) 031 0 98 3 34 l4 36 024 0 50 42 46 0l 8 3 78 QX O 30 0 79 3 32 l4 25 0 2】 0 50 42 97 0l 8 3 63 化學(xué) 0 24 0 68 2 70 ll 26 O12 0 42 45 62 0l4 QX 0 23 0 77 2 90 l_27 0ll 0 39 45 21 0l5 1 9R 化學(xué) 0 22 0 8,4 2 38 9 86 0l6 0 31 46 70 0l3 2 31 QX 0l8 0 74 2 46 9 93 012 0 30 46 59 01 3 21 8 化學(xué) 0 26 0 88 2 61 lI 34 0 22 0 36 45I2 01 5 3 32 QX 0 2S 0 76 264 lI 34 0l9 0 3S 45 22 014 3 38 l0 化學(xué) 0 31 0 64 3 l3 66 0 09 0 5l 43 77 0l 8 Qx 0 30 0 79 3 6 l3 66 0 09 0 5I 43 59 0fS i 99 1． 化學(xué) 0 32 0 78 3 6l 】4 94 0】0 0 57 42 5l 0l9 2 32 QX 0 3l 0 79 3 63 1S】S 0】3 0 55 4249 0 20 2 49
無(wú)論是從分析時(shí)間、分析精度還是從分 析準(zhǔn)確度以及K期穩(wěn)定性來(lái)講，小型多逆x熒 光波譜儀對(duì)水泥生料的分析完全可以滿(mǎn)足水 泥生產(chǎn)控制的需要。除此之外， 它還可以與 I．業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)KH、N、P 三率值實(shí)時(shí)控制。特別席該指山， 根據(jù)“九 五” 國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃， 中國(guó)建材研究院止 在研制國(guó)產(chǎn)化的小型多道X熒光波譜儀。相信 不久的將來(lái)， 我國(guó)各水泥廠(chǎng)可以使川到國(guó)產(chǎn) 商品化的、高精度、低價(jià)格的小型波譜儀。