耐火材料行业应用解决方案 – 上海精谱科技有限公司
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  • 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荧光贝博手机app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荧光贝博手机app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荧光贝博手机app,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荧光贝博手机app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
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