一.导言

在选矿过程中，工艺过程是复杂的、多参数、多变量的，其中矿浆品位是关键参数之一。在线矿浆品位分析对指导生产、节约化学品、控制产品质量和提高回收率起着关键作用。目前，由于国内矿业生产在线检测技术落后，矿浆品位分析仪器主要依赖进口。据不完全统计，我国先后从芬兰进口了多达33套载流X射线荧光品级分析仪(包括最新的COURIER6SL 11套)，耗资2亿多元人民币。但由于工艺流程、取样装置等辅助措施不到位，这些进口仪器在生产过程中未能发挥应有的作用。因此，研究载流X射线荧光品位分析技术，解决应用过程中遇到的实际问题是非常必要的。

二。载流X射线荧光品位分析仪的分类

载流X射线荧光品位分析仪有多种不同的分类方法，根据激发源不同分为X射线管型和放射性同位素源型，根据工艺流程中测量位置不同分为在线型、载流型和集中式，根据测量原理不同分为波长色散型和能量色散型。

(1)根据激励源分类

X射线管分析仪以X射线管产生的X射线为激发源，X射线管以电子方式产生X射线。X射线被过滤或准直，然后照射在样品上，以激发被测元素的特征X射线。采用X射线管作为激发源，激发强度高，能有效提高仪器的精度。此外，在仪器生产或使用过程中，不会产生放射性废物，便于环境管理。但激发X射线需要高压电源，X射线管还需要冷却系统，仪器结构复杂。

放射性同位素分析仪用于激发特征X射线，使用密封的辐射源，按照预定的强度提供具有特征能量的辐射。它体积小，结构简单，但激发强度低，会造成放射性废物污染。

(2)根据测量位置分类

根据测量在工艺流程中的位置，可分为在线分析仪、载流分析仪和集中分析仪。

在线分析仪又称流入式分析仪，是指在被测矿浆流量的管路系统中增加一个称为“分析区”的取样槽，将分析仪探头直接插入“分析区”的被测矿浆流量中，这样就不需要矿浆取样和输送系统，维护量大大减少。但由于一套探头固定在一个流道内，对于多个流道来说仪器成本较高，更适合中小规模的集中器。

载波流分析仪也叫近流分析仪，是指利用安装在生产现场每个纸浆通道中的初级纸浆取样器，将样品输送到纸浆多路复用器中，使分析仪的探头位置始终固定，分析仪在不同时间段测量流经不同通道的纸浆。由于分析仪对安装条件要求不高，流道数量相对较少，因此大多安装在工艺管道附近。

集中分析仪是指样品由安装在生产现场各矿浆通道的一级矿浆取样器送入中心分析室，一个分析探头可以分析多个通道的矿浆。集中分析的好处是渠道多，容易管理。但它也有以下缺点:浆液取样管道长，容易堵塞，需要大量维护；设备庞大，结构复杂，总投资大；分析过程是间歇的，对于同一个通道，两次分析数据的间隔时间可能需要几十种。

(3)根据测量原理分类

按测量原理可分为波长色散分析仪和能量色散分析仪。一般来说，主要区别在于有无分光晶体。

波长色散分析仪引入光谱晶体元件，用于分离能量相近的能谱峰，以达到更高的分辨率和探测精度。因此波长色散分析元件少，精度高，但设备庞大，投资高，中小型厂矿采购困难。分散式是20世纪70年代兴起的一项新技术，因其系统结构简单、投资少、维护方便而受到中小型厂矿企业的欢迎。

三。国内和国外网站

(一)国外技术的发展和主流产品的形成

早在20世纪50年代末，国外就开始研究如何利用实验室X射线荧光光谱仪对矿物加工进行连续分析。美国的一个应用研究实验室(ARL)于1961年设计了第一台泥浆载流射线分析仪。

1967年，芬兰Outokumpu公司研制成功Courier300大型矿浆载流X射线荧光品位分析仪。仪器采用波长色散法，使用大功率X射线管作为激发源，激发后产生的样品特征谱线经晶体分裂后进入检测器。在一次纸浆取样后，来自14个通道的纸浆被送到分析室，然后位于分析室的光谱仪探头(包括X射线管、检测器和附属的机械装置)移动以分析相应的样品。该仪器已在芬兰、美国、加拿大、澳大利亚、波兰、前苏联、中国等国家推广应用。1980年利用低功率X射线管和纸浆多路复用器研制出Courier30分析仪，可同时分析五个通道的纸浆品级。1992年，对Courier30的性能进行了改进，测量通道的数量扩大到12个。介绍了Courier 3SL紧凑型分析仪和Courier 6SL高性能分析仪。

1968年，澳大利亚Amdel公司研制成功ISA矿浆载流X射线荧光品位分析仪。仪器以发射同位素为激发源，由矿浆激发产生的样品特征谱线直接进入探测器进行能谱分析，属于能量色散法。1980年推出固态探头，采用锂漂移硅探测器，工作在液氮冷却的低温环境。它具有很高的灵敏度和分辨率，可以用一个检测器同时分析八种元素和泥浆的浓度。1992年，对Courier 30的性能进行了改进，测量通道数扩展到12个，并推出了Courier 30AP分析仪。1995年，引入了Courier30XP，将测量流扩展到24。1999年和2001年，Courier 3SL紧凑型分析仪和Courier 6SL高性能分析仪相继问世。

1968年，澳大利亚Amdel公司研制成功ISA矿浆载流X射线荧光品位分析仪。仪器以放射性同位素为激发源，由牙髓激发产生的样品特征谱线直接进入探测器进行能谱分析，属于能量色散法。1980年推出固态探头，采用锂漂移硅探测器，工作在液氮冷却的低温环境。它具有很高的灵敏度和分辨率，可以用一个检测器同时分析八种元素和泥浆的浓度。1992年，MSA多道载流分析仪问世。1993年，新一代OLA-100r射线载流荧光分析仪问世。它利用放射性同位素中子源镧(Cf252)激发浆液，被激发的受激中子立即衰变并辐射成伽马射线脉冲。产生其他种类的准激发X射线荧光，每种元素辐射的γ射线都有其特征频率，其强度与该元素的含量成正比。产生的具有特定频率的伽马射线的强度由能量色散固态探头检测。该仪器已在澳大利亚、前苏联、英国、南非、赞比亚、新几内亚、菲律宾等国家使用。

1984年，美国丹佛公司引进了XRA泥浆载流分析仪。仪器采用纸浆多路复用器对纸浆进行二次取样；采用能量色散法，但用低功率X射线管和本征锗探测器代替同位素源和锂漂移硅探测器。探头附近设置有带微处理器的电子模块，可以独立处理探头分析数据，并在本地显示分析结果。缺点是一台分析仪最多可以分析六个通道。XRA分析仪已在美国、加拿大、波兰、墨西哥、比利时、玻利维亚、秘鲁等国家得到应用。

1975年，瑞典Boliden公司研制成功BOXRAY载流X射线荧光分析仪，采用能量色散法的“小X射线管荧光”，以X射线管为激发源，分析发射出的X射线能谱。因为可以选择不同滤光器和次级靶材料的最佳组合，所以可以提高检测元素的灵敏度。早期产品为BOXRAY16/24，可分别用于16或24通道的原浆样品。1988年，BOXRAY Compact8/16问世，可分别用于8或16通道的原浆样品。该仪器已在瑞典、意大利、美国、西班牙、葡萄牙、加拿大等国家的20多家选矿厂使用。

国外产品中，主流产品是芬兰奥托昆普公司的Courrieu系列分析仪。自Courier300、Courier30、Courier30AP、Courier 30 XP、Courier3SL、Courier 6SL等机型在选矿行业得到广泛应用。到目前为止，在中国只卖出了33套。

(2)国内技术的发展

为提高选矿自动化水平，铜陵凤凰山铜矿于1979年从芬兰引进了一台Courier300载流X射线荧光品位分析仪，并组织国内科研、设计、大专院校、工矿企业的自动化专业人员进行消化吸收。随后，江西铜业集团公司、铜陵有色金属集团公司、凡口铅锌矿、金川集团有限公司、鞍钢集团等单位陆续引进了33套不同型号的Courier系列分析仪。ISA分析仪先后在西大屯选矿厂、广西大厂锡矿、辽宁红透山铜矿和辽宁东鞍山铁矿引进。1995年湖北省大峪口磷矿引进OLA-100分析仪，用于八通道分析P2O5、SiO2、MgO、Al2O3、CaO、Fe2O3等化合物含量(化合物含量按元素含量计算)。但目前OLA-100价格昂贵，每套比X射线荧光分析仪贵一倍。这些分析仪为提高我国选矿自动化水平发挥了重要作用，也为消化、吸收、研发国产同类仪器提供了宝贵经验。

70年代以来，北京矿冶研究院、西北矿冶研究院、马鞍山矿业研究院、重庆地质仪器厂、南通分析仪器厂、成都地质研究所等单位在便携式同位素荧光分析仪、同位素载流荧光分析仪、X射线载流荧光分析仪等方面做了大量工作。，开发生产了几代不同品种的载流X射线荧光分析仪。例如，1980年西北矿冶研究院研制了BYF-1型在线分析仪，1984年马鞍山矿冶研究院推出了XPF在线分析仪，1986年北京矿冶研究院和西北矿冶研究院分别推出了ZF-1型和BYF-2型在线分析仪，其中一些已应用于昂贵的生产中。但仪器的性能指标和整体稳定性都远远落后于国外产品。

四。载流X射线荧光分析仪研究和应用中存在的问题

(一)研究中存在的问题

我国载流X射线荧光分析仪的技术难点主要有很多:(1)曲面光谱晶体的加工制造；(2)高分辨率、高性能的正比计数器；(3)小型高性能X射线管；(4)高精度、高稳定性的高压电源；(5)机械加工集成制造技术。一开始国内大部分研究所都是自主研发，比如高压电源、X射线管等关键设备都是分析仪研究所设计研发的，所以性能远远落后于专业厂商。即使部分厂家采用集成开发技术，国产高压电源、探测器、X射线管的性能也远远落后于进口设备，因此仪器整体性能不高。

其次，缺乏核心部件的基础研究。例如，波长色散分析仪的关键部件——分光晶体模块，长期依赖进口。

(B)应用中的问题

由于国产设备尚未量产投产，国内选矿行业进口分析仪产品，几乎垄断了国内选矿分析仪行业。而这些进口的载流X射线荧光品级分析仪在国内无法满足国际应用的需要，国外公司的技术技能也不到位，在生产过程中没有充分发挥应有的作用，造成了巨大的浪费。

动词 （verb的缩写）结论

以X射线管为激发源的波长色散载流X射线荧光分析仪仍然具有明显的技术优势，在未来相当长的一段时间内，它必须占据市场的主导地位。

入世以来，高性能X射线管、高压电源和X射线探测器的国际采购成为可能，为我国载流X射线荧光分析仪的研发提供了新的契机。我们可以采用进口组件进行集成开发。基于该方案，作者所在单位承担了国家高技术研究发展Tuxedo计划(863计划)的“十一五”重点项目，冶炼过程测量、控制与施工技术与装备中的子项目“载流X射线荧光品位分析系统的研制”。目前已生产出BOXA-I载流X射线荧光品位分析仪。

国产设备的研发成功将打破全部依赖国外进口设备的局面。同时，国产设备的推广将提供更合适的技术服务、指导培训等辅助条件，使载流X射线荧光品位分析仪真正在我国选矿行业发挥应有的作用。