BYF系列礦漿載流X熒光分析儀技術(shù)及應(yīng)用

1992 編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng) 來源：白銀有色集團(tuán)公司技術(shù)中心

2023-02-08 11:59:07

一、引言

BYF載流X熒光分析儀是集核子技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、精密機(jī)械加工于一體的光機(jī)電一體化大型監(jiān)測(cè)分析儀器。BYF載流X熒光分析儀是能對(duì)工藝礦漿流進(jìn)行連續(xù)的取樣分析，而無需制備樣品，可應(yīng)用于選礦、冶金等行業(yè)的過程分析領(lǐng)域，它能對(duì)其過程進(jìn)行在線快速自動(dòng)分析，同時(shí)監(jiān)測(cè)礦漿流中的金屬元素含量。這樣，分析儀對(duì)工藝過程中礦漿狀況的變化能迅速作出反應(yīng)，起到指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)的作用。

及時(shí)地掌握選礦過程礦漿中元素品位的變化對(duì)選礦廠獲取經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。用傳統(tǒng)的人工取樣實(shí)驗(yàn)室分析，操作人員不能及時(shí)得到生產(chǎn)過程的狀態(tài)和趨勢(shì)。而使用載流分析儀對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，可為操作人員提供過程礦漿中元素品位的最新數(shù)據(jù)信息和變化趨勢(shì)，從而及時(shí)科學(xué)的調(diào)整生產(chǎn)工藝，有效的控制生產(chǎn)過程，最大限度的提高產(chǎn)品質(zhì)量和增加經(jīng)濟(jì)效益。

載流分析儀的有效使用將是組織生產(chǎn)、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理、優(yōu)化過程控制以及提高生產(chǎn)指標(biāo)的重要手段，其優(yōu)越性是明顯的。利用載流分析儀監(jiān)測(cè)過程礦漿，管理人員就能及時(shí)得到偏離指標(biāo)的誤差;載流分析儀有助于管理人員和操作人員在工藝過程中保證回收率和品位平衡的最佳化。在礦物浮選中，過程礦漿的藥劑添加量要根據(jù)礦漿中元素品位進(jìn)行調(diào)整，礦漿品位變化的即時(shí)指示可避免過量添加昂貴的浮選藥劑;操作人員認(rèn)識(shí)到改變操作條件的即時(shí)效應(yīng)，即可從中獲得收益，個(gè)人勞動(dòng)積極性得到了提高，這對(duì)提高生產(chǎn)率是至關(guān)重要的;載流分析幫助操作人員和管理人員減少不必要的消耗，生產(chǎn)成本降到最低。

由于使用了載流分析，企業(yè)獲得的效益也是明顯的。能快速查明問題并迅速得到解決，提高了回收率;精礦質(zhì)量得到了保證;協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)操作，提高了處理量;減少浮選藥劑消耗量;節(jié)省分析費(fèi)用。

二、BYF載流X熒光分析儀的工作原理及結(jié)構(gòu)組成

1.工作原理

把具有代表性的礦漿樣品輸送到若干樣品縮分器，樣品縮分器分流出少量的樣品送至分析儀進(jìn)行分析。

在分析儀樣品盒中，礦漿樣品被一定功率的X射線管產(chǎn)生的X射線照射激發(fā)出熒光X射線(即元素的特征譜線)，熒光X射線經(jīng)晶體分光裝置進(jìn)行分離，以特征X射線的強(qiáng)度為基礎(chǔ)來計(jì)算金屬元素的含量，這一方法即為波長色散X熒光分析法。在礦漿載流分析中，由于選礦工藝過程中，礦漿濃度在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，因而需有能反映礦漿濃度變化的測(cè)量通道，以進(jìn)行礦漿濃度的補(bǔ)償校正，最終求得選礦流程中的干礦金屬品位。

波長色散遵循布拉格定理nλ=2dsinθ，式中n為衍射級(jí)，λ為波長，d為晶體的面間距，θ為衍射角。晶體采用全聚焦晶體或?qū)?shù)螺線彎晶。

(分光原理示意圖)

2.載流分析系統(tǒng)組成及其作用

BYF載流X熒光分析儀系統(tǒng)為波長色散礦漿取樣式分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)由X熒光分析儀和礦漿取送樣系統(tǒng)兩大部分組成。其中，X熒光分析儀主要由測(cè)頭、電子裝置、計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)三部分組成;取送樣系統(tǒng)主要由管道取樣器、輸送樣泵、縮分裝置三部分組成。

測(cè)頭的作用是把一次X射線照射樣品后，產(chǎn)生的各元素的特征X射線通過分光晶體組件分離后轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)輸出。

電子裝置控制儀器工作和把測(cè)頭輸出的電脈沖信號(hào)放大、計(jì)數(shù)。

數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制分析儀工作，并根據(jù)電子裝置提供的信息計(jì)算礦石的金屬品位。其結(jié)果通過視頻顯示終端或在打印機(jī)上以報(bào)表的形式給出。

礦漿縮分裝置是把一次樣品經(jīng)兩級(jí)縮分分流出少量樣品送到樣品盒用于分析

（系統(tǒng)流程圖）

(系統(tǒng)布置圖)

1、綜合操作臺(tái) 2、高壓電源 3、轉(zhuǎn)臂 4、測(cè)頭 5、主機(jī)架 6、樣品盒 7、一次縮分器 8、二次縮分器 9、引流器 10、標(biāo)定取樣器 11、箱式管道取樣器 12、樣泵 13、冷卻水回路 14、工業(yè)大屏幕

測(cè)頭的主要作用是把熒光X射線照射樣品后，產(chǎn)生的各元素的特征射線經(jīng)分光晶體分離后轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)輸出。

記錄柜的作用是把測(cè)頭輸出的電脈沖信號(hào)放大計(jì)數(shù)。PC計(jì)算機(jī)及接口的作用是自動(dòng)控制儀器工作，并通過接口記錄記錄柜輸出的信號(hào)，格式化后進(jìn)入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

樣品盒的作用是始終保證有代表性的、新鮮的被測(cè)樣品到達(dá)分析的靈敏區(qū)，即聚脂薄膜窗口區(qū)。

一次縮分器的作用是將泵送樣流分兩路送入二次縮分器。

二次縮分器的作用是把一次縮分樣分流出部分送至分析儀進(jìn)行分析。

工業(yè)大屏幕的作用是顯示各礦種主測(cè)元素的金屬含量，來指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。

3.BYF載流X熒光分析儀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

?儀器整體結(jié)構(gòu)具有監(jiān)測(cè)樣流固定，測(cè)頭行走測(cè)量的顯著特點(diǎn)。

?儀器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)規(guī)定分析金屬元素的通道為5個(gè)，另設(shè)1個(gè)礦漿濃度校正通道。

?測(cè)頭可以對(duì)若干個(gè)樣流進(jìn)行順序循環(huán)測(cè)定，或任一選定點(diǎn)測(cè)定。

?監(jiān)測(cè)樣流靠負(fù)壓自流的方式供給，一旦樣品盒窗口破裂，礦漿也不會(huì)流出，避免污染測(cè)頭。

?無需切換流和沖洗樣品盒，確保了過程樣品的有效性，縮短了分析時(shí)間。

?對(duì)儀器漂移進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，確保了分析儀的測(cè)量精度和減少了電子元器件的不穩(wěn)定性所造成的測(cè)量誤差。

?每當(dāng)更新X光管、高壓電源等電子部作或更換機(jī)械零部件，元素的目標(biāo)強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這時(shí)通過“線性化校正”，使分析儀校正到正常的工作狀態(tài)，現(xiàn)有分析模型仍可繼續(xù)得到很好的應(yīng)用。

三、數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動(dòng)控制分析儀工作，并根據(jù)測(cè)量電子裝置提供的信息計(jì)算礦漿樣品待測(cè)元素的金屬品位。品位統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果通過工業(yè)大屏幕顯示或在打印機(jī)上以報(bào)表給出。

分析儀數(shù)據(jù)處理軟件和多變量回歸分析軟件，功能強(qiáng)，交互性好，操作簡便。

四、 BYF載流X熒光分析儀技術(shù)性能數(shù)據(jù)

分析方法

波長色散式X射線熒光測(cè)量方法

分析的元素范圍

鈦~鈾(原子序數(shù)從22~92)。

分析數(shù)量

可對(duì)多達(dá)12個(gè)礦流樣進(jìn)行分析，對(duì)每個(gè)礦流中的4~5種元素和礦漿濃度同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。

樣品盒

樣品盒數(shù)量等于礦流樣數(shù)量外加一個(gè)標(biāo)樣盒。另外可按用戶需求增設(shè)若干備用樣品盒。

礦漿取樣系統(tǒng)

一次取樣

70~110升/分鐘

二次取樣

10~20升/分鐘

分析時(shí)間

可選擇，一般每個(gè)礦流1~2分鐘

含量測(cè)定范圍

根據(jù)礦樣和元素的物理狀態(tài)決定。一般的重量百分比為：

礦樣含量

礦漿中礦物 10~50%

礦漿中元素 0.05~100%

靈敏度

X射線熒光分析礦漿中的元素靈敏度為50～100ppm。

穩(wěn)定性

儀器長期漂移由參比測(cè)量值予以自動(dòng)補(bǔ)償，測(cè)量程序中已安排了參比測(cè)量。在短期內(nèi)指定條件下測(cè)得強(qiáng)度穩(wěn)定度小于0.5%

精度

檢測(cè)精度為樣品參數(shù)的復(fù)雜函數(shù)，例如：基體組成、礦物性質(zhì)、粒度和礦樣流穩(wěn)定性等參數(shù)。在通常操作條件下，礦漿樣品可獲得以下精度：

精礦 2~5%

原礦 5~10%

尾礦 10~15%

對(duì)平均含量會(huì)更好

外形尺寸

測(cè)頭和機(jī)架：長1700×寬660×高2100

記錄柜、計(jì)算機(jī)操作臺(tái)：長2000×寬1050×高1200

礦漿縮分裝置：長2500×寬1500×高3100

操作環(huán)境

溫度 +5~+40℃

濕度 20-80%

電源

三路單相交流220V±10%、50Hz，其中一路15A，兩路5A

冷卻水

溫度 +5~+35℃ 流量 4L/min左右

五、結(jié)束語

BYF載流X熒光分析儀的成功研制，填補(bǔ)了國產(chǎn)化設(shè)備在選礦過程分析領(lǐng)域應(yīng)用的空白，產(chǎn)品先后在白銀公司、金川公司、湖南黃沙坪等礦山選廠得到應(yīng)用，發(fā)揮了重要作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)、優(yōu)化控制過程指標(biāo)、提高管理水平、降低生產(chǎn)成本、增加經(jīng)濟(jì)效益據(jù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，BYF載流X熒光分析儀可節(jié)約藥劑消耗10~12%，提高選礦回收率0.5~3%，可替代企業(yè)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室人工過程分析手段，節(jié)約昂貴的化驗(yàn)分析費(fèi)用;對(duì)于提升企業(yè)的自動(dòng)化應(yīng)用水平，促進(jìn)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，有著非常重要的作用。

作者介紹：

宋炳泉，男，1964年出生，1986年畢業(yè)于吉林電氣化?？茖W(xué)校，自動(dòng)化儀表專業(yè) ，工程師，現(xiàn)從事自動(dòng)化控制及儀表工作

陳文川，男，1980年出生，2004年畢業(yè)于蘭州理工大學(xué) ，機(jī)電一體化專業(yè) ，工程師，現(xiàn)從事機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化控制工作

張學(xué)良，男，1966年出生，1986年畢業(yè)于吉林電氣化?？茖W(xué)校，電氣自動(dòng)化專業(yè) ，工程師，現(xiàn)從事自動(dòng)化控制及儀表工作

聲明：

“BYF系列礦漿載流X熒光分析儀技術(shù)及應(yīng)用” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。

我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)