X射線熒光光譜法分析鎂砂中的主次成分

吳增升 劉志民

(中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司 天津重型裝備工程研究有限公司，天津 300457)

0 前言

鎂砂是冶金及焊劑生產(chǎn)行業(yè)中廣泛應(yīng)用的原材料[1]。鎂砂中化學(xué)成分的分析一般采用傳統(tǒng)的化學(xué)分析法，分析周期長(zhǎng)，且大多需分離干擾元素。國(guó)內(nèi)在這方面的報(bào)道較少，且多數(shù)方法采用粉末壓片法或簡(jiǎn)單經(jīng)驗(yàn)系數(shù)校正，并不能很好地消除樣品基體的吸收-增強(qiáng)效應(yīng)[2-3]。本文采用熔融玻璃片法制樣，建立了X射線熒光光譜快速分析鎂砂中MgO，Al2O3，SiO2，CaO，P2O5，F(xiàn)e2O3等化學(xué)成分的方法[4]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備

Axois X射線熒光光譜儀(荷蘭帕納科儀器公司)；DY 501型電熱熔融設(shè)備(上海宇索儀器公司)；Pt-Au坩堝和模具。

1. 2 試劑

四硼酸鋰-偏硼酸鋰(67+33)：在800 ℃灼燒2 h后置于干燥器中備用；溴化鋰溶液(300 g/L)；P10氣體(90%氬氣+10%甲烷)；鎂砂標(biāo)準(zhǔn)樣品：JRRM 401，JRRM 402，JRRM 403，JRRM 405，JRRM 406，JRRM 407，JRRM 410(日本耐火物質(zhì)技術(shù)協(xié)會(huì))。

1.3 試樣

105 ℃干燥2 h，粒度不大于150 μm。

1.4 樣品片的制備

準(zhǔn)確稱取0.700 0 g試樣，7.000 g混合助熔劑于鉑黃金坩堝內(nèi)，混勻，加入1 mL溴化鋰脫模劑，按如下程序制得熔融片：熔融溫度1 100 ℃，熔融時(shí)間20 min，靜止時(shí)間1.5 min。

1.5 測(cè)量條件

X射線熒光光譜儀測(cè)定條件見(jiàn)表1。

表1 待測(cè)組分測(cè)量條件Table 1 Measuring conditions of analyzed elements

2 結(jié)果與討論

2.1 熔融法制片

熔融法制樣可以消除顆粒效應(yīng)，減少甚至消除基體的吸收-增強(qiáng)效應(yīng)[5]，樣片表面光滑均勻，耐輻射性較好。

(1)樣品制備溫度的優(yōu)化

在950，1 000，1 050，1 100，1 150 ℃下進(jìn)行了樣品片的制備實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，樣品熔融溫度在1 100 ℃時(shí)，制得的樣品片表面光滑、無(wú)氣泡且比較均勻。故實(shí)驗(yàn)選擇的樣品熔融溫度為1 100 ℃。

(2)樣品制備時(shí)間的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)了在1 100 ℃下5，10，15，20，25 min的樣品熔融時(shí)間，結(jié)果發(fā)現(xiàn)5～15 min樣品沒(méi)有完全成為熔融體，熔融時(shí)間在20 min 以上熔融體均勻，符合實(shí)驗(yàn)要求。故實(shí)驗(yàn)選擇20 min為樣品熔融時(shí)間。

(3)脫模劑用量的選擇

在樣品中加入0.75，1.00，1.50 mL的 LiBr溶液制備樣品，加入0.75 mL LiBr時(shí)，并沒(méi)有形成表面光滑且均勻的熔融體，且容易出現(xiàn)樣品破碎的情況。加入1.00 mL LiBr溶液后，制得的樣品片符合實(shí)驗(yàn)要求，制備成功率較高，故選擇加入1.0 mL LiBr溶液作為脫模劑。

2.2 基體效應(yīng)的校正

實(shí)驗(yàn)采用熔融法制備樣品，可以消除大部分的試樣粒度效應(yīng)和礦物效應(yīng)，降低了吸收-增強(qiáng)效應(yīng)[6]。在實(shí)驗(yàn)中，我們采取理論α系數(shù)法校正基體干擾，效果良好。

2.3 校準(zhǔn)樣品及標(biāo)準(zhǔn)曲線

在表1的儀器設(shè)備參數(shù)下進(jìn)行了7個(gè)鎂砂標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定，各待測(cè)組分標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)、檢出限如表2所示。

表2 待測(cè)組分線性相關(guān)系數(shù)及檢出限Table 2 Related coefficients and detection limits

2.4 準(zhǔn)確度及精密度評(píng)定

選擇鎂砂標(biāo)準(zhǔn)樣品JRRM 404和426，在優(yōu)化好的條件下進(jìn)行了10次測(cè)定，統(tǒng)計(jì)了10次測(cè)定結(jié)果的平均值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果如表3所示。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在3%以下，方法的精密度較好。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定值與認(rèn)證值基本吻合。

表3 準(zhǔn)確度和精密度評(píng)定Table 3 Precision and accuracy of the method /%

3 結(jié)論

用X射線熒光光譜法定量分析鎂砂中MgO，Al2O3，SiO2，CaO，P2O5，F(xiàn)e2O3等組分，方法簡(jiǎn)單，可操作性高，方法的準(zhǔn)確度高，精密度好，可作為鎂砂樣品的快速分析方法。

[1] 王維邦.耐火材料工藝學(xué)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1993:116-133.

[2] 謝忠信,趙宗鈴,張玉斌,等.X 射線光譜分析[M].北京:科學(xué)出版社,2007:465-507.

[3] 王彬果,徐靜,趙靖,等.X射線熒光光譜法測(cè)定電解錳中錳、硅、磷和鐵含量[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué),2011,1(3):43-45.

[4] 章連香,符斌.X-射線熒光光譜分析技術(shù)的發(fā)展[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué),2013,3(3):1-7.

[5] 吳增升,劉志民.X-射線熒光光譜法分析硅質(zhì)耐火材料的主次成分[J].化學(xué)分析計(jì)量,2011(3):43-45.

[6] 蔣曉光,林忠,李衛(wèi)剛.X-射線熒光光譜法測(cè)定硅石中主次成分[J].冶金分析,2008,28(10):31-35.