熒光光譜法在分析冶金石灰中的應(yīng)用

楊宗強(qiáng)（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，河北涉縣056404）

熒光光譜法在分析冶金石灰中的應(yīng)用

楊宗強(qiáng)（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，河北涉縣056404）

介紹了熒光光譜法分析冶金石灰工作曲線的制作，試驗(yàn)了試樣粒度、壓片壓力、壓片的保壓時(shí)間對(duì)分析結(jié)果的影響，得出了最佳的分析條件。用該方法分析結(jié)果準(zhǔn)確、快速，分析成本低，滿足了降成本、快速生產(chǎn)的需要。

熒光光譜法冶金石灰壓片法試驗(yàn)比對(duì)

1 前言

隨著煉鋼產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大，冶金石灰的消耗量也隨之大幅增加，如何準(zhǔn)確、快速、及時(shí)地分析冶金石灰中的CaO、MgO、SiO2、S等成分，更好地服務(wù)于轉(zhuǎn)爐吹煉品種鋼開(kāi)發(fā)及降低鋼鐵料消耗等要求已成為關(guān)鍵。通常情況下，冶金石灰成分分析分為化學(xué)法分析、熔樣法X射線熒光光譜法、壓片法三種。用化學(xué)方法分析冶金石灰，分析過(guò)程操作步驟多，分析流程長(zhǎng)，分析時(shí)間長(zhǎng)，分析的偶然誤差和人為誤差較大。

用熔樣法X射線熒光光譜儀分析冶金石灰中CaO、MgO、SiO2的含量避免了粒度和基體效用的影響，分析精度高，人為誤差小，分析結(jié)果非常準(zhǔn)確，但無(wú)法分析S元素，因熔樣溫度高（1 050℃），熔樣過(guò)程中S元素分解揮發(fā)，使得S元素分析結(jié)果不準(zhǔn)確，S元素還要單獨(dú)用碳硫儀分析，碳硫儀分析S元素分析結(jié)果準(zhǔn)確，人為誤差小。完成以上分析過(guò)程，需要用到四硼酸鋰、碳酸鋰、鎢助熔劑、純鐵助熔劑、瓷坩堝等。分析上述四種成分，大約需要30元/試樣，分析的成本非常高。

冶金石灰是經(jīng)過(guò)高溫?zé)频模幸欢ǖ恼承?，容易壓片。用壓片法分析冶金石灰，同時(shí)分析Ca0、Mg0、SiO2、S的含量，分析過(guò)程只需要一個(gè)壓片環(huán)，每個(gè)壓片環(huán)大約0.3元，與熔樣法對(duì)比，這樣將節(jié)省一大筆消耗。如果能消除粒度、基體的影響，分析結(jié)果準(zhǔn)確，能夠滿足生產(chǎn)需求，這個(gè)試驗(yàn)是值得推廣的。

2 試驗(yàn)條件

2.1 儀器條件

長(zhǎng)春科光機(jī)電有限公司的ZM-D型震動(dòng)研磨機(jī)，磨樣時(shí)間：130 s，試樣粒度：大于200目；長(zhǎng)春科光機(jī)電有限公司的YYJ-60型粉末壓樣機(jī)，壓片時(shí)間：60 s（保壓時(shí)間為50 s）；壓片壓力：35 MPa。

2.2 測(cè)量條件

日本理學(xué)X射線熒光光譜儀SMX-12，鐒靶X射線管,功率為3.0 kW，管電壓50 kV，管電流50 mA；全部采用樣品自旋方式，在真空狀態(tài)下測(cè)定，其它測(cè)量條件見(jiàn)表1。

表1 測(cè)量條件

3 試驗(yàn)過(guò)程

3.1 試驗(yàn)方法

首先用破碎機(jī)破碎冶金石灰試樣，取30~50 g放入鋼缽中，在鋼圈內(nèi)、外各加入一滴酒精（為了防止沾鍋，縮短研磨時(shí)間），研磨130 s；將壓片壓力設(shè)定為35 MPa，壓片時(shí)間設(shè)定為60 s，取約5 g（以填滿PVC環(huán)為準(zhǔn)）試樣壓片；將樣片放到試樣盒里，選擇冶金石灰分析組，進(jìn)行分析。

3.2 試驗(yàn)參數(shù)的選擇

3.2.1 粒度的選擇

把同一批冶金石灰試樣破碎（粒度小于10 mm），縮分成8份，取其中的5份分別研磨至粒度為120目、160目、180目、200目及240目進(jìn)行壓片、分析。分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同粒度的樣品各元素?zé)晒鈴?qiáng)度

經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)十批樣品運(yùn)用同樣的方法進(jìn)行分析，當(dāng)粒度小于200目時(shí)，熒光強(qiáng)度值都不很穩(wěn)定，粒度大于200目時(shí)，熒光強(qiáng)度值都很穩(wěn)定，結(jié)果類似上述情況。由此可以看出粒度大于200目，粒度的影響就可基本消除。故選定試樣粒度為大于200目。

3.2.2磨樣時(shí)間的選擇

將冶金石灰試樣破碎（粒度小于10 mm），取相同量（50 g）的試樣，加入兩滴酒精，在研磨機(jī)上分別研磨80 s、100 s、120 s、140 s、150 s、180 s，過(guò)200目篩。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)樣磨時(shí)間為100 s時(shí)，95%的試樣通過(guò)200目篩，研磨時(shí)間為120 s，試樣全部都能通過(guò)200目篩。為了確保試樣粒度大于200目，同時(shí)也為了便于操作，實(shí)際工作中不過(guò)篩，故選定試樣研磨時(shí)間為130 s。

3.2.3 壓片時(shí)間和壓力的選擇

對(duì)同一樣品，壓片壓力為35 MPa時(shí)，對(duì)不同壓片時(shí)間的壓片效果進(jìn)行了對(duì)比，當(dāng)壓片時(shí)間為50 s時(shí)，樣片已經(jīng)很結(jié)實(shí)，實(shí)測(cè)熒光強(qiáng)度很穩(wěn)定，但為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，壓片時(shí)間定為60 s（保壓時(shí)間為50 s）。

用同一種樣品壓力分別為20 MPa、25 MPa、30 MPa、35 MPa、40 MPa、45 MPa進(jìn)行壓片、分析，分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同壓力樣品各元素?zé)晒鈴?qiáng)度

經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)十種樣品運(yùn)用同樣的方法進(jìn)行分析，壓樣時(shí)間為60 s（保壓時(shí)間為50 s），結(jié)果類似上述情況。由此可以看出壓力為30 MPa時(shí)，熒光強(qiáng)度已經(jīng)比較穩(wěn)定，壓力的影響基本可以消除，但為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，故將壓片壓力定為35 MPa。

3.2.4 建立工作曲線

標(biāo)樣的制備：第一步將選定好的標(biāo)樣放在烘箱（105℃～110℃）中烘1.5 h，將瓷舟在馬弗爐（500℃）中燒1 h，取出后放入干燥器中冷卻備用。第二步稱取10 g標(biāo)樣放入灼燒好的瓷舟中，放入馬弗爐（960℃）中灼燒2 h。第三步取出瓷舟立即放入干燥器中冷卻至室溫稱量，計(jì)算燒失量，進(jìn)而計(jì)算灼燒后標(biāo)樣各成分的含量。

表4 反側(cè)分析/%

工作曲線的制作：第一步取約5 g放入PVC環(huán)中壓制成直徑為40 mm的樣片。第二步設(shè)置各種測(cè)量條件，輸入標(biāo)樣成分的含量。第三步測(cè)各標(biāo)樣的熒光強(qiáng)度，存入計(jì)算機(jī)。第四步進(jìn)行曲線回歸。

曲線均采用一次曲線，各元素的測(cè)量范圍是：CaO:69.46%～96.47%；MgO:0.74%～10.99%；SiO2:0.46～3.64%；S:0.019%～0.200%。各元素線性的相關(guān)系數(shù)為：CaO:0.99981；MgO:0.99995；SiO2:0.99985；S:0.99934。

4 結(jié)果與討論

4.1 返測(cè)結(jié)果

線性回歸后對(duì)各標(biāo)樣進(jìn)行了返測(cè)，返測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

從返測(cè)結(jié)果看，各標(biāo)樣對(duì)應(yīng)的各元素標(biāo)準(zhǔn)含量與反測(cè)結(jié)果的誤差在國(guó)標(biāo)允許的誤差范圍之內(nèi)。

4.2 精密度和準(zhǔn)確度

4.2.1 精密度

將同一樣品壓片11次，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 精度試驗(yàn)結(jié)果（n=11）/%

4.2.2 準(zhǔn)確度

選取各種含量范圍的樣品進(jìn)行測(cè)定，與熔樣法進(jìn)行比較，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 樣品對(duì)比分析結(jié)果/%

從表6中可以看出兩種方法的最大偏差：CaO最大差值為0.40%，MgO的最大差值為0.09%，SiO2的最大差值為0.05%，S的最大差值為0.005%。按照國(guó)標(biāo)的要求CaO含量大于70%時(shí)CaO的最大允許差為0.60%，MgO含量小于5%時(shí)MgO的最大允許差為0.15%，SiO2含量小于2%時(shí)SiO2的最大允許差為0.07%，SiO2含量為2%～4%時(shí)SiO2的最大允許差為0.10%，S含量小于0.100%時(shí)S的最大允許差為0.006%，S含量為0.100%～0.250%時(shí)S的最大允許差為0.012%。從試驗(yàn)結(jié)果看，誤差在國(guó)標(biāo)允許誤差范圍之內(nèi)。

壓片法是一種非常成熟、有效、實(shí)用的分析方法，消除了粒度、基體的影響，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。本法經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間與熔樣法對(duì)比實(shí)驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果比對(duì)得較好。

5 結(jié)論

本方法適用于冶金石灰的分析，其主元素CaO含量范圍為70%～95%。分析條件為：磨樣時(shí)間為130 s，粒度達(dá)到200目以上，壓片壓力為35 MPa，壓片時(shí)間為60 s。工作曲線的線性較好，返測(cè)各曲線標(biāo)樣，誤差都在國(guó)標(biāo)允許范圍之內(nèi)。本法分析結(jié)果與熔樣法分析結(jié)果長(zhǎng)期進(jìn)行比對(duì)，偏差都在允許的誤差范圍之內(nèi)，分析結(jié)果能夠滿足生產(chǎn)的需要，同時(shí)又能降低分析成本，是一種比較實(shí)用、節(jié)能的分析方法，值得推廣。

（收稿2010－03－20責(zé)編崔建華）

Application of Fluorescence Spectrometry at Lime Analysis

Yang Zongqiang

The author introduces the working curve plotting of lime in metallurgical application by Fluorescence spectrometry method,tests the influence of sample size,pressed disc pressure and pressure holding time of the pressed disc on the analysis results and obtains the best analysis conditions.The method gives accurate results with fast speed and low analysis cost,meeting the production requirement on low cost and fast production.

Fluorescence spectrometry,lime for metallurgical application,pressed disc method,test,comparison

楊宗強(qiáng)，男，2001年7月畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)化工工藝（精細(xì)化工）專業(yè)，工程師，現(xiàn)在天津天鐵集團(tuán)技術(shù)中心工作。