Analizator PYLOX 3 – antidotum na trudności wynikające ze zmiany normy PN-G-04037

Październik 2023 roku przyniósł polskiemu górnictwu zmianę jednej z ważniejszych norm obowiązujących w tym sektorze – normy PN-G-04037 dotyczącej zabezpieczenia przeciwwybuchowego zakładów górniczych. Jedną z głównych zmian, które wprowadza najnowsze wydanie normy, jest liczba prób wymaganych do pobrania w poszczególnych obszarach wyrobisk. Szczegóły przedstawiono w tabeli 1.
 

Zestawienie pokazuje, że liczba prób niezbędnych do pobrania, a następnie wykonania analiz w laboratoriach chemicznych, wzrosła kilkukrotnie.

Podstawową metodą analizy zawartości części niepalnych jest metoda spalania. Jest ona pracochłonna (ważenie próbki przed i po spaleniu z bardzo dużą dokładnością, przygotowanie naważki, obliczenia) i energochłonna z uwagi na duże zużycie energii przez piece muflowe. Wykonanie tak dużej liczby analiz wymaga albo bardzo długiego czasu (pojedyncza analiza to czas ponad 4 h), albo posiadania wielu pieców pozwalających zrównoleglić proces. Dodatkową niedogodnością jest fakt, iż jest to metoda niszcząca – badana próbka ulega spaleniu i nie można jej zbadać ponownie na innym urządzeniu lub w innym laboratorium.

Alternatywą dla tych problemów jest rozwiązanie proponowane przez Centrum Transferu Technologii EMAG. Od ponad dwudziestu lat na rynku funkcjonuje analizator części niepalnych PYLOX (rys. 1). Pierwotnie był oferowany przez CEiAG EMAG, a przez ostatnie lata, po transformacjach rynkowych, przez CTT EMAG. Urządzenie to jest dopuszczone do stosowania zarówno przez poprzednią, jak i obecną edycję normy PN-G-04037.

 

Miernik PYLOX działa w oparciu o rentgenowską analizę fluorescencyjną XRF. Polega ona na oświetleniu badanej próbki wiązką niskoenergetycznego promieniowania gamma, a następnie przeanalizowania widma energetycznego promieniowania wtórnego, wygenerowanego przez badaną próbkę. Analiza tego widma energetycznego pozwala określić skład pierwiastkowy próbki, a następnie na tej podstawie, używając specjalnego algorytmu, wyliczyć zawartość części niepalnych w danej próbce. Jako źródło promieniowania używano źródeł izotopowych pluton Pu-238 lub kiur Cm-244, do detekcji promieniowania wtórnego używano detektorów gazowych. Do niewątpliwych zalet rozwiązania należy wysoka dokładność uzyskiwanych pomiarów – rzeczywista dokładność przyrządu to około σ = 1,0% Na, przy deklarowanej wartości σ = 1,5% Na i wymaganej przez normę σ = 3,0% Na, krótki czas pomiaru wynoszący standardowo 100 sekund oraz nieniszcząca metoda pomiarowa. Przygotowanie próbki do pomiaru również jest bardzo proste – wymaga jedynie wsypania do naczynia pomiarowego oraz wyrównania powierzchni.

Rozwój technologiczny spowodował, że miernik PYLOX po kilku drobnych modernizacjach doczekał się gruntownej zmiany. Obecnie oferowana wersja przyrządu to Analizator Pierwiastkowy PYLOX 3 (rys. 2). Największy skok technologiczny dokonał się w części pomiarowej przyrządu. Stosowany dotychczas detektor gazowy zastąpiono bardzo dokładnym detektorem półprzewodnikowym SDD, natomiast w miejsce źródła izotopowego pracuje wysokiej klasy lampa rentgenowska. Dodatkowo przyrząd zyskał monolityczną budowę, dotykowy ekran sterujący oraz możliwość współpracy z innymi urządzeniami, np. z wagosuszarką.

 

Jak sama nazwa wskazuje, przyrząd ma bardzo bogate możliwości. Pomiar zawartości części niepalnych w pyłach stał się tylko jedną z wielu dostępnych opcji. Zastosowana technologia pozwala na analizowanie zawartości poszczególnych pierwiastków w próbkach znajdujących się w stanie stałym lub sypkim. Zakres pierwiastków, które pozwala badać analizator, jest bardzo szeroki – od glinu Al do ołowiu Pb. Czas wykonania pojedynczego pomiaru został zachowany i wynosi 100 sekund. W niektórych przypadkach istnieje możliwość skrócenia go do 50 sekund. Podobnie przygotowanie próbki do pomiaru – zasypanie naczynka i wyrównanie powierzchni zajmuje poniżej pół minuty.
Przykładowe wyniki pomiarów zawartości części niepalnych w pyle uzyskane przez analizator PYLOX 3 przedstawiono w tabeli 2 i na rysunku 3.
 


Dodatkowym atutem analizatora jest możliwość analizy węgla, na przykład pomiaru zawartości popiołu i siarki, co zostało potwierdzone już w starszej wersji przyrządu, ale również zawartości innych pierwiastków. Dzięki uprzejmości jednej z kopalń przeprowadzono na dostarczonych próbkach kalibrację dla pomiaru zawartości chloru w węglu. Wyniki przedstawiono w tabeli 3. Średnie odchylenie dla badanego zakresu wynosi σ=0,010%.

 

Możliwe jest też prowadzenie analiz dla innych materiałów, np. rud metali, kruszyw, gotowych produktów i wielu innych.
Podstawowe zalety analizatora, to:

• Wysoka dokładność uzyskiwanych pomiarów w odniesieniu do wyników wzorcowych,
• Brak źródła izotopowego – nie jest wymagane zezwolenie z PAA,
• Łatwa i szybka kalibracja analizatora,
• Łatwe przygotowanie próbki i bardzo prosta obsługa,
• Metoda nieniszcząca – pozwala na ponowną analizę tego samego materiału,
• Możliwość pomiaru zawartości wielu pierwiastków równocześnie,
• Niskie koszty analizy,
• Krótki czas trwania analizy.

Cechy te, a zwłaszcza wysoka uzyskiwana dokładność, szybkość działania oraz łatwość obsługi, predysponują analizator PYLOX 3 do jak najszerszego stosowania zarówno w laboratoriach pyłowych, jak i węglowych, a także w innych poza górnictwem węglowym, gałęziach przemysłu.


mgr inż. Anna Kubańska
dr inż. Marek Kryca
mgr Jarosław Dziubiński

---

Centrum Transferu Technologii EMAG Sp. z o.o.
40-189 Katowice, ul. Leopolda 31
tel. +48 32 4209 800, fax +48 4209 802
ctt@cttemag.pl
www.cttemag.pl