多種物料的寬范圍定量分析

任校丹，王濤，耿后安

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

多種物料的寬范圍定量分析

任校丹，王濤，耿后安

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

介紹了X射線熒光法測(cè)定多種（12種）物料中14個(gè)組分的定量分析方法，該方法以熔融法制備樣品并通過(guò)基本參數(shù)法擬合工作曲線，降低了基體效應(yīng)，較好地將各基體擬合在同一條分析曲線中，為多基體曲線繪制提供了理論依據(jù)，方法簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確、適用范圍廣,所測(cè)定物料中各元素的RSD為0.069％～11.177％，完全滿足過(guò)程產(chǎn)品質(zhì)量控制的需要。

X射線熒光光譜法；冶金原料；輔料；定量分析

1 前言

以硅酸鹽類及碳酸鹽類為基礎(chǔ)的多種冶金原輔材料（如鐵礦、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、釩鈦礦、錳礦、石灰石、白云石、蛇紋石、爐渣、硅磚、鎂砂、高爐渣等）的高精度定量分析方法，是用一種通用的校準(zhǔn)曲線實(shí)現(xiàn)物料中14個(gè)組分的快速高精度定量分析方法。XRF方法是一種相對(duì)分析方法，需要一組基體組成及微觀結(jié)構(gòu)與需要分析實(shí)際物料完全相同的標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器的校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)定量分析[1-4]。由于各種物料間存在嚴(yán)重的礦物效應(yīng)及基體影響[5]，實(shí)現(xiàn)這種目標(biāo)相當(dāng)困難。

本研究探討的多物料定量分析方法是一種以熔融法為基礎(chǔ)、實(shí)現(xiàn)物料間無(wú)礦物效應(yīng)、無(wú)嚴(yán)重基體影響的相對(duì)理想方法。這種方法所用的標(biāo)準(zhǔn)系列是由多種不同的物料組合而成，通過(guò)熔劑的高溫熔融形成非晶玻璃結(jié)構(gòu)，使基體成為一種均勻的非晶態(tài)共熔體。由于熔劑的高倍稀釋，使基體的平均原子量降低到無(wú)顯著差異的水平，殘留的基體影響只需用基本參數(shù)法（FP法）簡(jiǎn)單校正。該方法完全能滿足鋼鐵行業(yè)原輔材料化學(xué)成分檢驗(yàn)要求，具有操作簡(jiǎn)便，結(jié)果可靠等特點(diǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要儀器及試劑

PANalytical Axios X熒光光譜儀，PW4400端窗銠靶X光管；CLAISSE熔融爐，Pt-Au坩堝和模具。四硼酸鋰，硝酸鋰，溴化鋰（飽和），P10氣（90％氬氣＋10％甲烷）。

2.2 測(cè)量條件

采用3 kW端窗銠靶X光管，真空光路，P10氣的出口壓力為0.085 MPa，其他參數(shù)見表1。

表1 分析元素測(cè)量條件

2.3 標(biāo)樣及試樣的制備與測(cè)定

準(zhǔn)確稱取0.600 0 g試樣、9.000 0 g四硼酸鋰、1 g硝酸鋰于鉑金坩堝中混勻，加入溴化鋰（飽和）4滴，在CLAISSE熔融爐上以1 100℃高溫熔融。熔融過(guò)程中熔融機(jī)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)混勻，趕盡氣泡，澆注成表面平整均勻光滑的玻璃片。待玻璃片冷卻至室溫后，在背面貼上標(biāo)簽，用選定的測(cè)量條件和相應(yīng)程序進(jìn)行測(cè)定。標(biāo)準(zhǔn)樣品與未知樣品均用相同的方法處理。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的選擇

采用標(biāo)準(zhǔn)樣品49個(gè)，其中包括鐵精粉、鐵礦、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、錳礦、釩鈦礦、白云石、石灰石、硅石、鎂砂、高爐渣等十幾種樣品，合成標(biāo)樣8個(gè)。標(biāo)準(zhǔn)樣品中各組分的含量范圍見表2。

3 結(jié)果與討論

3.1 工作曲線繪制

標(biāo)準(zhǔn)工作曲線由標(biāo)準(zhǔn)樣品中各元素分析線的強(qiáng)度與標(biāo)樣含量相對(duì)應(yīng)繪制而成，其曲線情況見表3。

以上各曲線采用FP法進(jìn)行了系統(tǒng)校正。熔融法在單基體校正中采用直接回歸法即可得到良好的線性關(guān)系，但是當(dāng)多基體同時(shí)存在時(shí)，直接校正出現(xiàn)多曲線趨勢(shì)，說(shuō)明各基體有著自成曲線的趨勢(shì)，也說(shuō)明了各基體間的吸收-增強(qiáng)效應(yīng)差異大[7]。通過(guò)FP法，即通過(guò)物理學(xué)的方法，校正其基體間的吸收增強(qiáng)效應(yīng)，從表3所計(jì)算的離散度和品質(zhì)系數(shù)來(lái)看，各曲線可靠性高?？梢娡ㄟ^(guò)高稀釋比熔融法，降低各基體間的基體效應(yīng)，進(jìn)而通過(guò)FP法校正分析曲線，可較好地將各基體擬合在同一分析曲線中，為多基體校正提供了可靠的理論依據(jù)。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品各組分的含量范圍％

表3 各元素的曲線參數(shù)

3.2 精密度實(shí)驗(yàn)

取同一樣品熔融制取樣片，用本法重復(fù)分析11次，將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表4。

表4 各元素的精密度實(shí)驗(yàn)

從表4可知，該分析程序下連續(xù)測(cè)定11次，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.069％～11.177％。從分析數(shù)據(jù)來(lái)看，精密度高，說(shuō)明樣品制備均勻，方法選擇可靠，采用這種分析模式，其穩(wěn)定性能滿足日常分析需要。

3.3 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

取10個(gè)不同樣品，用本法進(jìn)行測(cè)定并于化學(xué)法測(cè)量值或標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表5。

從表5可見，所測(cè)試的燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、鐵礦石、白云石、孟鐵礦、釩鈦磁鐵礦、硅石、鎂磚、高爐渣這幾種物質(zhì)，分別與化學(xué)法分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，各組分分析結(jié)果均滿足國(guó)標(biāo)要求，這也進(jìn)一步證明了采用熔融法并通過(guò)FP法校正可實(shí)現(xiàn)多基體同時(shí)測(cè)定，說(shuō)明采用該種模式多曲線合一可行。該方法為曲線管理與設(shè)備漂移校正降低了工作量，同時(shí)也為未知盲樣高精準(zhǔn)測(cè)試提供了分析平臺(tái)。

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用該定量分析軟件可以分析鐵礦、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、釩鈦礦、錳礦、石灰石、白云石、蛇紋石、爐渣、硅磚、鎂砂、高爐渣等物料中的14個(gè)組分，具有較高的準(zhǔn)確度，適用于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行上述樣品的定量分析，完全滿足過(guò)程產(chǎn)品質(zhì)量控制的需要。通過(guò)高倍稀釋的方式，并通過(guò)FP法校正可有效解決基體間的吸收增強(qiáng)效應(yīng)；同時(shí)多基體合于一條分析曲線減輕了曲線維護(hù)工作量，并且為各類未知盲樣高精準(zhǔn)測(cè)試提供了理論依據(jù)。

表5 各元素的準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)％

[1]唐俊紅.硅鐵粉化試樣的X-射線衍射研究[J].地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室，1997，13（2）：125-127.

[2]吉昂，陶光儀，卓尚軍，等.X射線熒光光譜分析技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[3]張喬，胡陽(yáng).鑄造.用X射線熒光光譜法測(cè)定硅鐵及硅鎂鐵合金中的主次量元素[J].鑄造，1994（11）：40-43.

[4]烏靜，戴學(xué)謙，劉偉，等.X射線熒光光譜法測(cè)定鐵礬土中二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵[J].冶金分析，2009，29（7）：44-48.

[5]Johnson W.In proceeding of the 20th Chemists Conference[M].Scarborough，BSC Teeside Laboratories，Middlesborough，1967：38.

[6]高新華，丁志強(qiáng).X射線熒光分析技術(shù)在冶金分析中的應(yīng)用[J].鋼鐵，2001，36（3）64-68.

[7]冶金工業(yè)信息研究專家組.鐵礦石質(zhì)量檢驗(yàn)新技術(shù)新工藝及分析測(cè)定新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

Quantitative Analysis of Various Metallurgical Raw Materials and Auxiliary Materials with Wide Range

REN Xiao-dan,WANG Tao,GENG Hou-an
（Jinan Iron and Steel Group Corporation,Jinan 250101,China）

This article introduced the quantitative analysis method of determining 14 components in various metallurgical raw material and auxiliary materials(12 kinds)by X-ray fluorescence spectroscopy.The samples were fabricated by fusion method.The working curves were fitted by fundamental parameter(FP)method,reducing the matrix effects availably,fitting the matrixes to one analysis curve preferably and providing the theoretical basis for multi-matrix analysis.This method is simple,rapid,accurate and reliable, and has wide applicability.The relative standard deviations were between 0.069％and 11.177％,satisfying the demands of the quality control for course products completely.

X-ray fluorescence spectroscopy;metallurgical raw material;auxiliary materials;quantitative analysis

O657.34

A

1004-4620（2011）04-0036-03

2011-02-17

任校丹，女，1971年生，濟(jì)鋼煉鐵廠質(zhì)量工程師，從事X射線熒光、衍射分析方法的研究和應(yīng)用工作。