耐火材料成品元素分析

耐火材料行業應用解決方案

一、耐火材料的簡介

耐火度高于1580℃的無機非金屬材料。耐火度指耐火材料錐形體試樣在沒有荷重情況下，抵抗高溫作用而不軟化熔倒的攝氏溫度。耐火材料與高溫技術相伴出現，大致起源于青銅器時代中期。中國東漢時期已用粘土質耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發展，同時出現了完全不需燒成、能耗小的不定形耐火材料和耐火纖維。現代，隨著原子能技術、空間技術、新能源技術的發展，具有耐高溫、抗腐蝕、抗熱振、耐沖刷等綜合優良性能的耐火材料得到了應用。

（一）耐火材料的分類

耐火材料種類繁多，通常按耐火度高低分為普通耐火材料（1580～1770℃）、耐火材料（1770～2000℃）和特級耐火材料（2000℃以上）；按化學特性分為酸性耐火材料、中性耐火材料和堿性耐火材料。此外，還有用于特殊場合的耐火材料。

現在對于耐火材料的定義，已經不僅僅取決于耐火度是否在1580℃以上了。目前耐火材料泛指應用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生產設備內襯的無機非金屬材料。


（二）不同耐火材料的化學組成成分

酸性耐火材料以氧化硅為主要成分，常用的有硅磚和粘土磚。硅磚是含氧化硅93％以上的硅質制品，使用的原料有硅石、廢硅磚等，其抗酸性爐渣侵蝕能力強，荷重軟化溫度高，重復煅燒后體積不收縮，甚至略有膨脹；但其易受堿性渣的侵蝕，抗熱振性差。硅磚主要用于焦爐、耐火材料熔窯、酸性煉鋼爐等熱工設備。粘土磚以耐火粘土為主要原料，含有30％～46％的氧化鋁，屬弱酸性耐火材料，抗熱振性好，對酸性爐渣有抗蝕性，應用廣泛。

中性耐火材料以氧化鋁、氧化鉻或碳為主要成分。含氧化鋁95％以上的剛玉制品是一種用途較廣的優質耐火材料。以氧化鉻為主要成分的鉻磚對鋼渣的耐蝕性好，但抗熱振性較差，高溫荷重變形溫度較低。碳質耐火材料有碳磚、石墨制品和碳化硅質制品，其熱膨脹系數很低，導熱性高，耐熱振性能好，高溫強度高，抗酸堿和鹽的侵蝕，不受金屬和熔渣的潤濕，質輕。廣泛用作高溫爐襯材料，也用作石油、化工的高壓釜內襯。

堿性耐火材料以氧化鎂、氧化鈣為主要成分，常用的是鎂磚。含氧化鎂80％～85％以上的鎂磚，對堿性渣和鐵渣有很好的抵抗性，耐火度比粘土磚和硅磚高。主要用于平爐、吹氧轉爐、電爐、有色金屬冶煉設備以及一些高溫設備上。

在特殊場合應用的耐火材料有高溫氧化物材料，如氧化鋁、氧化鑭、氧化鈹、氧化鈣、氧化鋯等，難熔化合物材料，如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等；高溫復合材料，主要有金屬陶瓷、高溫無機涂層和纖維增強陶瓷等。

二、耐火材料行業的技術指標要求

通常，耐火材料要求測試元素為Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、Mn、Fe、Zr。其中，Al、Si、Zr為重點關注元素。
另外，該行業對Al的檢測誤差小于0.5%，對Si的檢測誤差小于0.5%，對Zr的檢測誤差小于0.3%。

三、耐火材料行業的應用解決方案

X熒光光譜儀對耐火材料行業的進廠原料、耐火材料成品的元素組成成份具有很好的分析效果。這里以WDX系列X熒光光譜儀對耐火材料行業進廠原料（硅石、礬土）及耐火材料成品的重復性測試為例，介紹耐火材料行業的應用解決方案。

（一）硅石的重復性測試

行業要求如下表：

（二）礬土的重復性測試

行業要求如下表：



由以上測試實驗數據可以看出，樣品重復測量11次的標準偏差符合客戶的要求，這也證明了X熒光光譜儀具有較高的測試，可以滿足耐火材料行業樣品測量穩定性要求。

（三）耐火材料各元素檢出限

針對該行業的檢測要求，實驗得出各元素檢出限數據如下：
Na：0.01%
Mg：0.01%
Al：0.008%
Si：0.008%
K ：0.005%
Ca：0.005%
Ti：0.005%
Mn：0.005%
Fe：0.005%
Zr：0.005%

四、適用儀器

目前我公司針對耐火材料行業有WDX-200、WDX-400、WDX-400E、EDX3600B、EDX6000B五種種型號X熒光光譜儀。

五、WDX系列X熒光光譜儀的顯著優點

1、準直器技術：分光準直器采用自主研發的技術，屬國際。
2、多路多道譜儀的全譜采集：WDX型X熒光分析儀在X熒光分光系統設計、多路多道譜儀的全譜采集和檢測技術等方面均具有性，有效地提高了儀器的計數率和穩定性；同時，該技術的采用，使每位操作人員都可以簡單直觀的判斷儀器的工作狀態，有效防止不可靠分析數據的產生。屬國際。
3、超短光路：在同樣的測量下，采用固定分光道，可以使用小功率X光管，免除了大功率X光管復雜的冷卻系統，提高了儀器的可靠性，WDX系列X熒光分析儀在吸收國際先進技術的基礎上，超短光路，減小了X光管的功率，延長X光管的使用壽命，簡化了冷卻系統的結構。大幅度降低了維護維修成本。屬國際。
4、故障自動檢測裝置：先進的故障自動檢測裝置，可以實時監控儀器參數，并自動報警。屬國際。
5、安全有效的自動保護裝置：冷卻系統和電路系統完全由底層工業級PC104系統控制，有效保護X光管。
6、全中文軟件：操作簡單對操作人員無特殊要求；避免操作人員英語差而導致誤操作。（國外儀器的漢化軟件功能不兼容，有死機現象，故一般都使用英文版本，對操作人員要求很高）
7、關鍵部件：X光管選用世界一流生產商美國VARIAN；分光晶體采用TAP、PET、InSb、Ge、LiF等平彎結合配置，保證了各元素的測量對于Na、Mg元素選用檔的多層膜晶體，有效防止晶體受潮。
8、操作和通訊系統：WINDOWS XP中文操作系統；光譜儀全面自動化控制的操作系統視窗軟件；包含有應用于在線遠距離儀器診斷服務所需要的硬件和軟件；
9、操作系統：允許用戶使用鍵盤或鼠標簡單地進行日常分析工作，同時它是功能強大的、操作便捷的操作系統；包含分析條件預編程技術，允許用戶制定各種預編程條件，豐富、強大、靈活的分析管理功能；用戶自定義分級密碼；在線標準化功能，產品質量自動判定功能；包含多種分析結果輸出格式模板，脫機計算功能，質量控制系數計算功能等。
10、流氣密度穩定調節系統：流氣密度穩定調節系統改被動調節為主動調節，顯著地提高了控制，提高了峰位及元素含量檢測的穩定性與重復性；(該技術已申請國家)
11、熒光信號采集卡：改進了熒光信號采集卡性能，提高了峰位判定、峰位漂移校正的可靠性和有效性，改進了光路機械結構設計，保證了儀器的長期可靠運行。
12、漂移校正：增加了校驗樣校正儀器長期漂移的方法，無需修正工作曲線即可簡單可靠地校正儀器；固定分光道不需要復雜的測角系統，不需要定期對分光光路進行校準，使得儀器的操作更加簡單，降低對儀器操作人員的技術要求。屬國際。

能量色散X熒光光譜儀

型號：EDX3600B 

波長色散光譜儀

型號：WDX200 

能量色散X熒光光譜儀

型號：WDX400