BYF系列矿浆载流X荧光分析仪技术及应用

1906 编辑：中冶有色技术网来源：白银有色集团公司技术中心

2023-02-08 11:59:07

一、引言

BYF载流X荧光分析仪是集核子技术、电子技术、计算机自动控制、精密机械加工于一体的光机电一体化大型监测分析仪器。BYF载流X荧光分析仪是能对工艺矿浆流进行连续的取样分析，而无需制备样品，可应用于选矿、冶金等行业的过程分析领域，它能对其过程进行在线快速自动分析，同时监测矿浆流中的金属元素含量。这样，分析仪对工艺过程中矿浆状况的变化能迅速作出反应，起到指导工业生产的作用。

及时地掌握选矿过程矿浆中元素品位的变化对选矿厂获取经济效益至关重要。用传统的人工取样实验室分析，操作人员不能及时得到生产过程的状态和趋势。而使用载流分析仪对生产过程进行在线监测，可为操作人员提供过程矿浆中元素品位的最新数据信息和变化趋势，从而及时科学的调整生产工艺，有效的控制生产过程，最大限度的提高产品质量和增加经济效益。

载流分析仪的有效使用将是组织生产、加强现场管理、优化过程控制以及提高生产指标的重要手段，其优越性是明显的。利用载流分析仪监测过程矿浆，管理人员就能及时得到偏离指标的误差;载流分析仪有助于管理人员和操作人员在工艺过程中保证回收率和品位平衡的最佳化。在矿物浮选中，过程矿浆的药剂添加量要根据矿浆中元素品位进行调整，矿浆品位变化的即时指示可避免过量添加昂贵的浮选药剂;操作人员认识到改变操作条件的即时效应，即可从中获得收益，个人劳动积极性得到了提高，这对提高生产率是至关重要的;载流分析帮助操作人员和管理人员减少不必要的消耗，生产成本降到最低。

由于使用了载流分析，企业获得的效益也是明显的。能快速查明问题并迅速得到解决，提高了回收率;精矿质量得到了保证;协调现场操作，提高了处理量;减少浮选药剂消耗量;节省分析费用。

二、BYF载流X荧光分析仪的工作原理及结构组成

1.工作原理

把具有代表性的矿浆样品输送到若干样品缩分器，样品缩分器分流出少量的样品送至分析仪进行分析。

在分析仪样品盒中，矿浆样品被一定功率的X射线管产生的X射线照射激发出荧光X射线(即元素的特征谱线)，荧光X射线经晶体分光装置进行分离，以特征X射线的强度为基础来计算金属元素的含量，这一方法即为波长色散X荧光分析法。在矿浆载流分析中，由于选矿工艺过程中，矿浆浓度在一定范围内波动，因而需有能反映矿浆浓度变化的测量通道，以进行矿浆浓度的补偿校正，最终求得选矿流程中的干矿金属品位。

波长色散遵循布拉格定理nλ=2dsinθ，式中n为衍射级，λ为波长，d为晶体的面间距，θ为衍射角。晶体采用全聚焦晶体或对数螺线弯晶。

(分光原理示意图)

2.载流分析系统组成及其作用

BYF载流X荧光分析仪系统为波长色散矿浆取样式分析系统。该系统由X荧光分析仪和矿浆取送样系统两大部分组成。其中，X荧光分析仪主要由测头、电子装置、计算机及数据处理软件系统三部分组成;取送样系统主要由管道取样器、输送样泵、缩分装置三部分组成。

测头的作用是把一次X射线照射样品后，产生的各元素的特征X射线通过分光晶体组件分离后转换成电脉冲信号输出。

电子装置控制仪器工作和把测头输出的电脉冲信号放大、计数。

数据处理软件系统实现自动控制分析仪工作，并根据电子装置提供的信息计算矿石的金属品位。其结果通过视频显示终端或在打印机上以报表的形式给出。

矿浆缩分装置是把一次样品经两级缩分分流出少量样品送到样品盒用于分析

（系统流程图）

(系统布置图)

1、综合操作台 2、高压电源 3、转臂 4、测头 5、主机架 6、样品盒 7、一次缩分器 8、二次缩分器 9、引流器 10、标定取样器 11、箱式管道取样器 12、样泵 13、冷却水回路 14、工业大屏幕

测头的主要作用是把荧光X射线照射样品后，产生的各元素的特征射线经分光晶体分离后转换成电脉冲信号输出。

记录柜的作用是把测头输出的电脉冲信号放大计数。PC计算机及接口的作用是自动控制仪器工作，并通过接口记录记录柜输出的信号，格式化后进入数据处理系统。

样品盒的作用是始终保证有代表性的、新鲜的被测样品到达分析的灵敏区，即聚脂薄膜窗口区。

一次缩分器的作用是将泵送样流分两路送入二次缩分器。

二次缩分器的作用是把一次缩分样分流出部分送至分析仪进行分析。

工业大屏幕的作用是显示各矿种主测元素的金属含量，来指导现场生产。

3.BYF载流X荧光分析仪结构特点

仪器整体结构具有监测样流固定，测头行走测量的显著特点。

仪器设计结构规定分析金属元素的通道为5个，另设1个矿浆浓度校正通道。

测头可以对若干个样流进行顺序循环测定，或任一选定点测定。

监测样流靠负压自流的方式供给，一旦样品盒窗口破裂，矿浆也不会流出，避免污染测头。

无需切换流和冲洗样品盒，确保了过程样品的有效性，缩短了分析时间。

对仪器漂移进行实时校正，确保了分析仪的测量精度和减少了电子元器件的不稳定性所造成的测量误差。

每当更新X光管、高压电源等电子部作或更换机械零部件，元素的目标强度会发生变化，这时通过“线性化校正”，使分析仪校正到正常的工作状态，现有分析模型仍可继续得到很好的应用。

三、数据处理

数据处理系统自动控制分析仪工作，并根据测量电子装置提供的信息计算矿浆样品待测元素的金属品位。品位统计分析结果通过工业大屏幕显示或在打印机上以报表给出。

分析仪数据处理软件和多变量回归分析软件，功能强，交互性好，操作简便。

四、 BYF载流X荧光分析仪技术性能数据

分析方法

波长色散式X射线荧光测量方法

分析的元素范围

钛~铀(原子序数从22~92)。

分析数量

可对多达12个矿流样进行分析，对每个矿流中的4~5种元素和矿浆浓度同时进行测量。

样品盒

样品盒数量等于矿流样数量外加一个标样盒。另外可按用户需求增设若干备用样品盒。

矿浆取样系统

一次取样

70~110升/分钟

二次取样

10~20升/分钟

分析时间

可选择，一般每个矿流1~2分钟

含量测定范围

根据矿样和元素的物理状态决定。一般的重量百分比为：

矿样含量

矿浆中矿物 10~50%

矿浆中元素 0.05~100%

灵敏度

X射线荧光分析矿浆中的元素灵敏度为50～100ppm。

稳定性

仪器长期漂移由参比测量值予以自动补偿，测量程序中已安排了参比测量。在短期内指定条件下测得强度稳定度小于0.5%

精度

检测精度为样品参数的复杂函数，例如：基体组成、矿物性质、粒度和矿样流稳定性等参数。在通常操作条件下，矿浆样品可获得以下精度：

精矿 2~5%

原矿 5~10%

尾矿 10~15%

对平均含量会更好

外形尺寸

测头和机架：长1700×宽660×高2100

记录柜、计算机操作台：长2000×宽1050×高1200

矿浆缩分装置：长2500×宽1500×高3100

操作环境

温度 +5~+40℃

湿度 20-80%

电源

三路单相交流220V±10%、50Hz，其中一路15A，两路5A

冷却水

温度 +5~+35℃ 流量 4L/min左右

五、结束语

BYF载流X荧光分析仪的成功研制，填补了国产化设备在选矿过程分析领域应用的空白，产品先后在白银公司、金川公司、湖南黄沙坪等矿山选厂得到应用，发挥了重要作用，取得了良好的经济效益和社会效益，指导企业生产、优化控制过程指标、提高管理水平、降低生产成本、增加经济效益据。统计数字表明，BYF载流X荧光分析仪可节约药剂消耗10~12%，提高选矿回收率0.5~3%，可替代企业传统的实验室人工过程分析手段，节约昂贵的化验分析费用;对于提升企业的自动化应用水平，促进企业技术进步，有着非常重要的作用。

作者介绍：

宋炳泉，男，1964年出生，1986年毕业于吉林电气化专科学校，自动化仪表专业，工程师，现从事自动化控制及仪表工作

陈文川，男，1980年出生，2004年毕业于兰州理工大学，机电一体化专业，工程师，现从事机械设计及自动化控制工作

张学良，男，1966年出生，1986年毕业于吉林电气化专科学校，电气自动化专业，工程师，现从事自动化控制及仪表工作

声明：

“BYF系列矿浆载流X荧光分析仪技术及应用” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。

我是此专利(论文)的发明人(作者)