耐火材料行业应用解决方案
耐火材料是指耐火度高于1580℃的无机非金属材料。耐火度指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下,抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。耐火材料与高温技术相伴出现大致起源于青铜器时代中期。中国东汉时期已用粘土质耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。
耐火材料的分类
耐火材料种类繁多,通常按耐火度高低分为普通耐火材料(1580~1770℃)、高级耐火材料(1770~2000℃)和特级耐火材料(2000℃以上);按化学特性分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。此外,还有用于特殊场合的耐火材料。
现在对于耐火材料的定义,已经不仅仅取决于耐火度是否在1580℃以上了。目前耐火材料泛指应用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生产设备内衬的无机非金属材料。
不同耐火材料的化学组成成分
酸性耐火材料以氧化硅为主要成分,常用的有硅砖和粘土砖。硅砖是含氧化硅93%以上的硅质制品,使用的原料有硅石、废硅砖等,其抗酸性炉渣侵蚀能力强,荷重软化温度高,重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀;但其易受碱性渣的侵蚀,抗热振性差。硅砖主要用于焦炉、耐火材料熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖以耐火粘土为主要原料,含有30%~46%的氧化铝,属弱酸性耐火材料,抗热振性好,对酸性炉渣有抗蚀性,应用广泛。
中性耐火材料以氧化铝、氧化铬或碳为主要成分。含氧化铝95%以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。以氧化铬为主要成分的铬砖对钢渣的耐蚀性好,但抗热振性较差,高温荷重变形温度较低。碳质耐火材料有碳砖、石墨制品和碳化硅质制品,其热膨胀系数很低,导热性高,耐热振性能好,高温强度高,抗酸碱和盐的侵蚀,不受金属和熔渣的润湿,质轻。广泛用作高温炉衬材料,也用作石油、化工的高压釜内衬。
碱性耐火材料以氧化镁、氧化钙为主要成分,常用的是镁砖。含氧化镁80%~85%以上的镁砖,对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性,耐火度比粘土砖和硅砖高。主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼设备以及一些高温设备上。
在特殊场合应用的耐火材料有高温氧化物材料,如氧化铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆等,难熔化合物材料,如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等;高温复合材料,主要有金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强陶瓷等。
耐火材料要求测试元素为Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、Mn、Fe、Zr。其中,Al、Si、Mg、Zr为重点关注元素。
应用解决方案
X荧光分析仪对耐火材料行业的进厂原料、耐火材料成品的元素组成成份具有很好的分析效果。ELITE 600 X荧光分析仪可以很好对耐火材料行业进厂原料(硅石、矾土、镁砂)及耐火材料成品的测试。
ELITE 600 X荧光分析仪,它具有以下独特的优点:
同时分析元素周期表中由钠(Na)到铀(U)之间的全部元素;
可检测固体﹑液体﹑粉末,不需要复杂的制样过程;
分析测量动态范围宽,可从10-6 –100%;
采用原装进口先进的SUPER-SDD探测器,使它具有高分辨率、高计数率的特点,使测量时间短,1分钟内可以得到满意的结果;
采用原装进口信号处理线路,处理速度快,精度高,稳定可靠;
X光管采用正高压激发,激发与测试条件采用计算机软件数码控制与显示;
探测器无需液氮保护,可以方便地应用到各个地方各个领域;
先进的真空自动控制及数字真空检测显示,自动化程度高;
具有样品自旋功能,降低样品表面不光洁及条纹的影响,可以应用于各类金属分析行业;
先进的仪器漂移自动修正,确保仪器长期稳定;
精确度高,稳定性好,故障率低;
采用多层屏蔽保护,辐射安全性可靠;
WINDOWS XP中文应用软件,独特先进的分析方法,完备强大的功能,操作简单,使用方便,分析结果存入标准ACCESS数据库,便于与配料系统联网;
主要技术指标:
多功能置样装置
ELITE 600型X荧光分析仪的置样装置具有可容纳各种形态被测样品的样品室。
A.样品种类:固体﹑液体﹑粉末﹑镀层;
B.样品托盘:可自动旋转的测量装置;
C.样品室的环境:可选择空气﹑真空﹑氦气。由软件自动控制,无需人工操作。
X射线管激发系统
激发系统采用独特的倒置直角光学结构设计。以50KV的低功率正高压X射线发生器作为激发源,从X射线管产生的初级X射线通过滤光片后直接激发样品,通过选择激发条件更能获得满意的分析结果。由高电压发生器,X射线发生器及数码控制显示系统等电子线路部分构成。
A.高电压发生器:电压与电流采用软件自动数码控制及显示。
X射线稳定度:0.2%/8小时;
电压范围:0V至50kV连续可调;
电流范围:0mA至1mA连续可调。
B.X射线发生器:采用Be(铍)窗厚度为125微米的韧致辐射型﹑低功率﹑自然冷却﹑高寿命的X光管,并根据实际应用需要选择靶材。供选择的靶材为:Rh(铑靶),Ag(银靶),Mo(钼靶),Ti(钛靶)等。对轻元素Na、Mg、Al、Si、S等具有高激发效率。
先进的SUPER-SDD X射线探测系统
SDD电制冷高分辨率高计数率探测器:Be(铍窗)厚度为7.5微米。对55Fe 5.9keV的X射线在计数率为 1000CPS时的分辨率为127eV。对轻元素Na、Mg、Al、Si、S等具有高灵敏度与分辨率。
高级原装进口能谱仪电子学系统
原装进口的放大器等信号处理器:适应高分辨率﹑高计数率,具有国际先进水平;自动调整放大倍数,2048道ADC输出。
计算机分析系统
A.高级名牌计算机
B.17寸高分辨率彩色液晶显示器;
C.HP 高级激光打印机。
系统软件
A.操作:WINDOS XP操作系统软件,功能强大,使用方便;
B.功能:能谱显示,分析元素设置,能量刻度,X光管高压、电流自动控制,样品自动旋转控制,自动真空控制,与其它计算机通讯,标准数据库结果存放;
C.分析方法:线性拟合,二次曲线,强度校正,含量校正,基本参数方法;
D.仪器的漂移自动修正:保证仪器的分析结果长期稳定。
应用实例
铝矾土分析
铝矾土样品的分析,一般用熔片的方式进行制样,做工作曲线。测量条件:10KV/200uS 200S 真空。
各个元素工作曲线如下:
Al的工作曲线:
Si的工作曲线:
Fe的工作曲线:
实际样品对比结果如下:
铝矾土荧光分析与化学分析对比结果表 | |||||||
样品名称 | 分析方法 | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | CaO | K2O |
XT-3 | 化学 | 78.01 | 0.75 | 1.09 | 3.6 | 0.1 | 0.01 |
X荧光 | 77.88 | 0.89 | 1.26 | 3.59 | 0.08 | 0 | |
误差 | 0.13 | -0.14 | -0.17 | 0.01 | 0.02 | 0.01 | |
XT-5 | 化学 | 75.15 | 4.12 | 1.32 | 3.1 | 0.36 | 0.03 |
X荧光 | 75.2 | 3.96 | 1.49 | 3.14 | 0.39 | 0.02 | |
误差 | 0.05 | -0.16 | 0.17 | 0.04 | 0.03 | -0.01 | |
XT-8 | 化学 | 74.79 | 4.13 | 1.49 | 3.26 | 0.1 | 0.13 |
X荧光 | 74.94 | 4.16 | 1.66 | 3.15 | 0.07 | 0.11 | |
误差 | 0.15 | 0.03 | 0.17 | -0.11 | -0.03 | -0.02 | |
XT-10 | 化学 | 72.05 | 8.37 | 0.66 | 3.09 | 0.12 | 0.2 |
X荧光 | 71.77 | 8.5 | 0.71 | 3.14 | 0.09 | 0.18 | |
误差 | 0.28 | -0.13 | -0.05 | -0.05 | 0.03 | 0.02 | |
XT-13 | 化学 | 71.47 | 2.31 | 2.51 | 2.93 | 3.36 | 0.03 |
X荧光 | 71.47 | 2.51 | 2.46 | 3.05 | 3.24 | 0.05 | |
误差 | 0 | 0.2 | -0.05 | 0.13 | -0.12 | 0.02 | |
XT-15 | 化学 | 71.2 | 8.92 | 0.85 | 2.85 | 0.26 | 0.15 |
X荧光 | 70.96 | 9.08 | 0.8 | 2.8 | 0.21 | 0.12 | |
误差 | -0.24 | 0.16 | -0.05 | -0.05 | -0.05 | -0.03 | |
XT-18 | 化学 | 69.36 | 9.24 | 1.54 | 3.32 | 0.31 | 0.18 |
X荧光 | 69.5 | 9.54 | 1.63 | 3.32 | 0.37 | 0.18 | |
误差 | 0.14 | 0.3 | 0.09 | 0 | 0.07 | 0.01 | |
XT-20 | 化学 | 70.63 | 2.6 | 8.03 | 2.9 | 0.05 | 0.06 |
X荧光 | 70.91 | 2.37 | 8.24 | 2.97 | 0.03 | 0.1 | |
误差 | 0.28 | -0.23 | -0.21 | 0.08 | -0.02 | 0.04 | |
XT-23 | 化学 | 68.5 | 12.02 | 0.63 | 2.92 | 0.1 | 0.22 |
X荧光 | 68.41 | 11.52 | 0.72 | 2.85 | 0.11 | 0.23 | |
误差 | -0.09 | -0.5 | 0.09 | -0.07 | 0.01 | 0.01 |
硅质耐火材料
硅质耐火材料主要成分是SiO2,杂质元素有:MgO、Al2O3、SO3、CaO、TiO2、Fe2O3等元素。方法是熔片测量,精度高、适用范围宽,如果样品形态单一,含量范围小,则也可以采用直接粉末压片方式测量。
测量谱图:
分析对比测试结果
样品名称 | 方法 | SiO2 | MgO | Al2O3 | SO3 | CaO | TiO2 | Fe2O3 |
硅砂-1 | 化学 | 99.16 | 0.34 | 0.30 | 0.032 | 0.005 | 0.038 | 0.114 |
荧光 | 99.25 | 0.03 | 0.28 | 0.030 | 0.004 | 0.032 | 0.104 | |
误差 | 0.09 | -0.31 | -0.02 | -0.002 | -0.001 | -0.006 | -0.010 | |
硅砖-3 | 化学 | 95.41 | 0.39 | 0.60 | 0.037 | 2.500 | 0.049 | 0.639 |
荧光 | 95.23 | 0.42 | 0.65 | 0.043 | 2.610 | 0.043 | 0.621 | |
误差 | -0.18 | 0.03 | 0.05 | 0.006 | 0.110 | -0.006 | -0.018 | |
优质硅砂-2 | 化学 | 96.27 | 0.36 | 0.24 | 0.040 | 2.328 | 0.041 | 0.255 |
荧光 | 96.45 | 0.32 | 0.22 | 0.030 | 2.234 | 0.040 | 0.234 | |
误差 | 0.18 | -0.04 | -0.02 | -0.010 | -0.094 | -0.001 | -0.021 | |
焦炉硅砖炉壁-4 | 化学 | 95.13 | 0.39 | 0.61 | 0.036 | 2.553 | 0.058 | 0.670 |
荧光 | 95.31 | 0.34 | 0.65 | 0.032 | 2.435 | 0.068 | 0.610 | |
误差 | 0.18 | -0.05 | 0.04 | -0.004 | -0.118 | 0.010 | -0.060 |
10次稳定性测试结果:
样品名称 | SiO2 | MgO | Al2O3 | SO3 | CaO | TiO2 | Fe2O3 |
焦炉硅砖炉壁-4 | 95.08 | 0.40 | 0.64 | 0.036 | 2.551 | 0.058 | 0.673 |
焦炉硅砖炉壁-4 | 95.11 | 0.39 | 0.64 | 0.037 | 2.550 | 0.058 | 0.670 |
焦炉硅砖炉壁-4 | 95.11 | 0.39 | 0.62 | 0.036 | 2.549 | 0.058 | 0.673 |
焦炉硅砖炉壁-4 | 95.05 | 0.38 | 0.65 | 0.037 | 2.545 | 0.058 | 0.671 |
焦炉硅砖炉壁-4 | 95.12 | 0.39 | 0.63 | 0.036 | 2.537 | 0.059 | 0.673 |
焦炉硅砖炉壁-4 | 95.10 | 0.39 | 0.62 | 0.037 | 2.542 | 0.058 | 0.674 |
焦炉硅砖炉壁-4 | 95.10 | 0.38 | 0.59 | 0.037 | 2.536 | 0.059 | 0.670 |
焦炉硅砖炉壁-4 | 95.09 | 0.39 | 0.64 | 0.037 | 2.555 | 0.058 | 0.668 |
焦炉硅砖炉壁-4 | 95.07 | 0.38 | 0.59 | 0.037 | 2.549 | 0.059 | 0.673 |
焦炉硅砖炉壁-4 | 95.13 | 0.39 | 0.61 | 0.036 | 2.553 | 0.058 | 0.670 |
最大值 | 95.13 | 0.40 | 0.65 | 0.037 | 2.555 | 0.059 | 0.674 |
最小值 | 95.05 | 0.38 | 0.59 | 0.036 | 2.536 | 0.058 | 0.668 |
平均值 | 95.10 | 0.39 | 0.62 | 0.037 | 2.547 | 0.058 | 0.671 |
误差 | 0.08 | 0.02 | 0.06 | 0.001 | 0.019 | 0.001 | 0.006 |
镁砂样品
镁砂样品是镁质耐火材料的主要原料,镁的含量90%以上,其它杂质元素有:Al2O3、 SiO2、Fe2O3、CaO等。对含量变化大的产品,一般采用熔片方法比较好,对含量变化小的产品,直接压片也可以满足分析精度的要求。
测量谱图:
实际样品对比结果:
样品名称 | 方法 | CaO2 | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 |
5 | 化 学 | 2.15 | 89.50 | 0.88 | 1.82 | 5.56 |
荧 光 | 1.92 | 89.48 | 0.81 | 1.77 | 5.76 | |
误 差 | -0.23 | -0.02 | -0.07 | -0.05 | 0.20 | |
6 | 化 学 | 1.65 | 88.37 | 0.57 | 3.81 | 4.66 |
荧 光 | 1.76 | 88.43 | 0.67 | 3.63 | 4.78 | |
误 差 | 0.11 | 0.06 | 0.10 | -0.18 | 0.12 | |
8 | 化 学 | 1.32 | 71.44 | 1.35 | 6.78 | 18.47 |
荧 光 | 1.29 | 71.30 | 1.22 | 6.91 | 18.41 | |
误 差 | -0.03 | -0.14 | -0.13 | 0.13 | -0.06 | |
1 | 化 学 | 0.37 | 98.99 | 0.04 | 0.37 | 0.21 |
荧 光 | 0.31 | 99.07 | 0.10 | 0.25 | 0.16 | |
误 差 | -0.06 | 0.08 | 0.06 | -0.12 | -0.05 | |
2 | 化 学 | 0.42 | 98.50 | 0.11 | 0.33 | 0.60 |
荧 光 | 0.35 | 98.42 | 0.14 | -0.06 | 0.54 | |
误 差 | -0.07 | -0.08 | 0.03 | -0.39 | -0.06 | |
3 | 化 学 | 1.77 | 92.91 | 0.67 | 1.48 | 2.27 |
荧 光 | 1.65 | 92.73 | 0.79 | 1.40 | 2.10 | |
误 差 | -0.12 | -0.18 | 0.12 | -0.08 | -0.17 | |
4 | 化 学 | 1.46 | 90.36 | 0.86 | 4.53 | 2.76 |
荧 光 | 1.59 | 90.55 | 0.75 | 4.35 | 2.67 | |
误 差 | 0.13 | 0.19 | -0.11 | -0.18 | 0.11 |
推荐
-
-
QQ空间
-
新浪微博
-
人人网
-
豆瓣