一、 引言
BYF載流X熒光分析儀是集核子技術、電子技術、計算機自動控制、精密機械加工于一體的光機電一體化大型監測分析儀器。BYF載流X熒光分析儀是能對工藝礦漿流進行連續的取樣分析，而無需制備樣品，可應用于選礦、冶金等行業的過程分析領域，它能對其過程進行在線快速自動分析，同時監測礦漿流中的金屬元素含量。這樣，分析儀對工藝過程中礦漿狀況的變化能迅速作出反應，起到指導工業生產的作用。
及時地掌握選礦過程礦漿中元素品位的變化對選礦廠獲取經濟效益至關重要。用傳統的人工取樣實驗室分析，操作人員不能及時得到生產過程的狀態和趨勢。而使用載流分析儀對生產過程進行在線監測，可為操作人員提供過程礦漿中元素品位的最新數據信息和變化趨勢，從而及時科學的調整生產工藝，有效的控制生產過程，最大限度的提高產品質量和增加經濟效益。
載流分析儀的有效使用將是組織生產、加強現場管理、優化過程控制以及提高生產指標的重要手段，其優越性是明顯的。利用載流分析儀監測過程礦漿，管理人員就能及時得到偏離指標的誤差;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礦漿中元素品位進行調整，礦漿品位變化的即時指示可避免過量添加昂貴的浮選藥劑;操作人員認識到改變操作條件的即時效應，即可從中獲得收益，個人勞動積極性得到了提高，這對提高生產率是至關重要的;載流分析幫助操作人員和管理人員減少不必要的消耗，生產成本降到最低。
由于使用了載流分析，企業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;精礦質量得到了保證;協調現場操作，提高了處理量;減少浮選藥劑消耗量;節省分析費用。
二、BYF載流X熒光分析儀的工作原理及結構組成
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射線管產生的X射線照射激發出熒光X射線(即元素的特征譜線)，熒光X射線經晶體分光裝置進行分離，以特征X射線的強度為基礎來計算金屬元素的含量，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波動，因而需有能反映礦漿濃度變化的測量通道，以進行礦漿濃度的補償校正，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，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對數螺線彎晶。
(分光原理示意圖)
2.載流分析系統組成及其作用
BYF載流X熒光分析儀系統為波長色散礦漿取樣式分析系統。該系統由X熒光分析儀和礦漿取送樣系統兩大部分組成。其中，X熒光分析儀主要由測頭、電子裝置、計算機及數據處理軟件系統三部分組成;取送樣系統主要由管道取樣器、輸送樣泵、縮分裝置三部分組成。
測頭的作用是把一次X射線照射樣品后，產生的各元素的特征X射線通過分光晶體組件分離后轉換成電脈沖信號輸出。
電子裝置控制儀器工作和把測頭輸出的電脈沖信號放大、計數。
數據處理軟件系統實現自動控制分析儀工作，并根據電子裝置提供的信息計算礦石的金屬品位。其結果通過視頻顯示終端或在打印機上以報表的形式給出。
礦漿縮分裝置是把一次樣品經兩級縮分分流出少量樣品送到樣品盒用于分析
（系統流程圖）
(系統布置圖)
1、綜合操作臺 2、高壓電源 3、轉臂 4、測頭 5、主機架 6、樣品盒 7、一次縮分器 8、二次縮分器 9、引流器 10、標定取樣器 11、箱式管道取樣器 12、樣泵 13、冷卻水回路 14、工業大屏幕
測頭的主要作用是把熒光X射線照射樣品后，產生的各元素的特征射線經分光晶體分離后轉換成電脈沖信號輸出。
記錄柜的作用是把測頭輸出的電脈沖信號放大計數。PC計算機及接口的作用是自動控制儀器工作，并通過接口記錄記錄柜輸出的信號，格式化后進入數據處理系統。
樣品盒的作用是始終保證有代表性的、新鮮的被測樣品到達分析的靈敏區，即聚脂薄膜窗口區。
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行分析。
工業大屏幕的作用是顯示各礦種主測元素的金屬含量，來指導現場生產。
3.BYF載流X熒光分析儀結構特點
?儀器整體結構具有監測樣流固定，測頭行走測量的顯著特點。
?儀器設計結構規定分析金屬元素的通道為5個，另設1個礦漿濃度校正通道。
?測頭可以對若干個樣流進行順序循環測定，或任一選定點測定。
?監測樣流靠負壓自流的方式供給，一旦樣品盒窗口破裂，礦漿也不會流出，避免污染測頭。
?無需切換流和沖洗樣品盒，確保了過程樣品的有效性，縮短了分析時間。
?對儀器漂移進行實時校正，確保了分析儀的測量精度和減少了電子元器件的不穩定性所造成的測量誤差。
?每當更新X光管、高壓電源等電子部作或更換機械零部件，元素的目標強度會發生變化，這時通過“線性化校正”，使分析儀校正到正常的工作狀態，現有分析模型仍可繼續得到很好的應用。
三、數據處理
數據處理系統自動控制分析儀工作，并根據測量電子裝置提供的信息計算礦漿樣品待測元素的金屬品位。品位統計分析結果通過工業大屏幕顯示或在打印機上以報表給出。
分析儀數據處理軟件和多變量回歸分析軟件，功能強，交互性好，操作簡便。
四、 BYF載流X熒光分析儀技術性能數據
分析方法
波長色散式X射線熒光測量方法
分析的元素范圍
鈦~鈾(原子序數從22~92)。
分析數量
可對多達12個礦流樣進行分析，對每個礦流中的4~5種元素和礦漿濃度同時進行測量。
樣品盒
樣品盒數量等于礦流樣數量外加一個標樣盒。另外可按用戶需求增設若干備用樣品盒。
礦漿取樣系統
一次取樣
70~110升/分鐘
二次取樣
10~20升/分鐘
分析時間
可選擇，一般每個礦流1~2分鐘
含量測定范圍
根據礦樣和元素的物理狀態決定。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。
穩定性
儀器長期漂移由參比測量值予以自動補償，測量程序中已安排了參比測量。在短期內指定條件下測得強度穩定度小于0.5%
精度
檢測精度為樣品參數的復雜函數，例如：基體組成、礦物性質、粒度和礦樣流穩定性等參數。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%
對平均含量會更好
外形尺寸
測頭和機架：長1700×寬660×高2100
記錄柜、計算機操作臺：長2000×寬1050×高1200
礦漿縮分裝置：長2500×寬1500×高3100
操作環境
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、 結束語
BYF載流X熒光分析儀的成功研制，填補了國產化設備在選礦過程分析領域應用的空白，產品先后在白銀公司、金川公司、湖南黃沙坪等礦山選廠得到應用，發揮了重要作用，取得了良好的經濟效益和社會效益，指導企業生產、優化控制過程指標、提高管理水平、降低生產成本、增加經濟效益據。統計數字表明，BYF載流X熒光分析儀可節約藥劑消耗10~12%，提高選礦回收率0.5~3%，可替代企業傳統的實驗室人工過程分析手段，節約昂貴的化驗分析費用;對于提升企業的自動化應用水平，促進企業技術進步，有著非常重要的作用。
作者介紹：
宋炳泉 ，男，1964年出生，1986年畢業于吉林電氣化?？茖W校， 自動化儀表專業 ，工程師 ，現從事自動化控制及儀表工作
陳文川 ，男，1980年出生，2004年畢業于蘭州理工大學 ， 機電一體化專業 ，工程師，現從事機械設計及自動化控制工作
張學良 ，男，1966年出生，1986年畢業于吉林電氣化?？茖W校 ，電氣自動化專業 ，工程師，現從事自動化控制及儀表工作
聲明：
“BYF系列礦漿載流X熒光分析儀技術及應用” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色技術網
來源：白銀有色集團公司技術中心
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2023年12月01日 ~ 03日 
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