X射線熒光光譜儀測定銅精礦中多種元素

張二平

(金隆銅業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244021)

1 引言

銅精礦是銅冶煉的主要原料。近年來銅冶煉行業(yè)劇烈擴(kuò)張，銅精礦供應(yīng)緊缺已成為非常突出的問題，為了滿足公司生產(chǎn)的需要，不得不采購一些雜質(zhì)含量高的銅精礦。銅精礦中Pb、Zn［1］含量過高會(huì)導(dǎo)致煙塵發(fā)生率高，余熱鍋爐受熱面煙塵粘結(jié)，換熱效率降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致煙塵局部堆積，必須停爐清理，降低閃速爐作業(yè)率［2］;CaO［3］、MgO［4］是高熔點(diǎn)物質(zhì)，含量高影響銅渣分離，渣流動(dòng)性變差，使得渣含銅升高，渣口維護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度增大，閃速爐爐底升高，掛渣增厚，使得煙道氣通道縮小，排煙阻力增大［5］。因此銅精礦在配料時(shí)CaO+MgO和Pb+Zn含量都應(yīng)低于3%。

銅精礦中雜質(zhì)主要采用火焰原子吸收和電感耦合等離子體發(fā)射光譜進(jìn)行分析，化學(xué)分析結(jié)果具有誤差小，準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，但分析速度較慢，操作較為復(fù)雜試劑消耗量大，滿足不了閃速爐生產(chǎn)需要快速測定的要求。X射線熒光光譜(XRF)法具有分析含量范圍寬、準(zhǔn)確度高、分析速度較快的優(yōu)點(diǎn)，本文采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法和基本系數(shù)法相結(jié)合來校正共存元素之間的吸收－增強(qiáng)效應(yīng)及譜線重疊干擾，以X射線熒光光譜法測定化學(xué)定值銅精礦標(biāo)樣，建立校準(zhǔn)曲線，完成 CaO、MgO、Pb、Zn 的定量分析。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 主要儀器及測量條件

Axios(PW4400)順序式波長掃描X射線熒光光譜儀(荷蘭帕納科):端窗 Rh靶 X光管，SuperQ4.0軟件，不銹鋼試樣杯直徑27mm;

PE AA800原子吸收;

微波消解儀 萊伯泰科ETHOS ONE;

美國熱電 IRIS全譜直讀ICP光譜儀;

上海盛力SL301打磨機(jī);

上海盛力SL201壓餅機(jī)。

表1 元素測量條件

2.2 標(biāo)準(zhǔn)及試樣的制備

所有的標(biāo)準(zhǔn)樣品和試樣，為減少粒度對X熒光分析和化學(xué)分析影響，經(jīng)過粒度實(shí)驗(yàn)，用震動(dòng)打磨機(jī)打磨3min，樣品的粒度可達(dá)到－150目，這樣既可消除X熒光分析中的粒度效應(yīng)，又能夠滿足化學(xué)分析對樣品均勻性的要求。將所有樣品在400kN直接壓餅20s成型后備用。標(biāo)準(zhǔn)樣品和試樣根據(jù)進(jìn)廠原料的元素含量范圍，選擇18個(gè)種礦樣進(jìn)行化學(xué)定值待用。

表2 標(biāo)準(zhǔn)組分含量表

2.3 校準(zhǔn)曲線的繪制和基體效應(yīng)的校正

校準(zhǔn)曲線由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中各元素分析線的凈強(qiáng)度(Kcps)和標(biāo)準(zhǔn)含量(w/%)相對應(yīng)繪制而成。線性回歸公式為:C=D+E×R×M。式中:C為標(biāo)準(zhǔn)樣品含量;R為凈強(qiáng)度;M為吸收增強(qiáng)效應(yīng)校正系數(shù);D為曲線截距;E為曲線斜率。

本文采用基本參數(shù)法和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法相結(jié)合進(jìn)行線性回歸，以校正共存元素的吸收－增強(qiáng)效應(yīng)。SuperQ軟件中共存元素間的吸收增強(qiáng)效應(yīng)校正公式［6］為:

式中:C為濃度或計(jì)數(shù)率;n為待分析元素?cái)?shù);α，β，γ，δ為用于基體校正的系數(shù);i為待測元素;j，k為共存元素。

各元素間的譜線重疊可在曲線設(shè)置過程中對待分析元素進(jìn)行角度掃描來確定。校正系數(shù)有系統(tǒng)計(jì)算得出，見表3。

表3 元素間干擾校正系數(shù)

3 結(jié)果和討論

3.1 檢出限

根據(jù)下式計(jì)算方法的檢出限:

式中:M為單位含量的計(jì)數(shù)率;Rb為背景計(jì)數(shù)率;T為背景測定時(shí)間(s)。經(jīng)過系統(tǒng)計(jì)算后，各元素的最低檢測限值(DL)、校準(zhǔn)曲線的精密度品質(zhì)因子值(K)及均方根值(RMS)見表4。

表4 曲線的K，RMS值和各分析元素DL值

3.2 方法的準(zhǔn)確度

用X射線熒光光譜儀分析國標(biāo)樣GBW07166以及國標(biāo)方法分析未知銅精礦，分析結(jié)果符合性良好，見表5。

表5 分析結(jié)果比對(w/%)

3.3 方法的精密度

采用本方法對標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07166重復(fù)測定11次，將檢測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表6。

表6 分析方法的精密度(n=11)

4 結(jié)論

選用Pb Lβ1作為分析線，可避開用Pb Lα1測定是As Kα1的譜線重疊干擾;增加分析元素的峰和背景的測量時(shí)間，可降低元素的檢測限。本法采用粉末壓片法制樣，操作簡便，測定快速、準(zhǔn)確和穩(wěn)定性好，適用于生產(chǎn)的快速分析。

［1］ GB/T 3884.6－2000，銅精礦化學(xué)分析方法鉛、鋅、鎘和鎳量的測定［S］:32－36.

［2］ 昂正同.閃速爐處理高 Pb、Zn、As精礦的探索［J］.有色金屬(冶金部分)，2005(1):32－35.

［3］ 馬紅巖.ICP－AES法測定進(jìn)口銅精礦中有害元素［J］.理化檢驗(yàn)－化學(xué)分冊，2004(6):1－3.

［4］ GB/T 3884.4－2000，銅精礦化學(xué)分析方法 氧化鎂量的測定［S］:23－26.

［5］ 周俊，葛哲令.優(yōu)化閃速爐精礦配料的探討［J］.有色金屬(冶煉部分)，2001(2):8－11.

［6］ 吉昂，陶光儀，卓尚軍，等.X射線熒光光譜分析［M］.北京:科學(xué)出版社，2003.