粉末壓片-X射線熒光光譜法與紅外吸收光譜法聯(lián)合測定螢石中各組分

佡 云

(沈陽有色金屬研究院，沈陽 110001)

0 前言

螢石是一種很重要的非金屬礦物原料，具有廣泛的工業(yè)用途。

在冶金工業(yè)生產(chǎn)中，要求對螢石成分進行快速準(zhǔn)確地分析。濕法化學(xué)分析操作復(fù)雜、周期長；用X-射線熒光光譜法分析螢石，都為玻璃熔片法，盡管此方法在一定程度上消除或減輕了礦物效應(yīng)和基體效應(yīng)帶來的影響，但是在制樣過程中，卻也有諸多問題：例如均勻度、脫模困難、表面產(chǎn)生玻璃紋等，并且制樣耗時，成本較高。本文采用粉末壓片-X-射線熒光光譜法與紅外吸收光譜法聯(lián)合測定螢石中的Ca，Si，P，S，F(xiàn)e，K，C等7種元素，研究了最佳制樣條件及儀器測量條件，適當(dāng)進行了基體校正，消除了元素間的吸收增強效應(yīng)，分析結(jié)果精密度、準(zhǔn)確度高，分析速度快[1-3]。

1 實驗部分

1.1 試樣制備

樣品在105～110 ℃烘箱烘干1 h，用PVC塑環(huán)在粉末壓樣機上壓制成直徑為40 mm，厚度為4 mm的樣片。壓片的強度，應(yīng)選擇極限強度，這樣可以使密度更接近，減少粒度影響。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品

選用了10種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其標(biāo)準(zhǔn)號和研制單位見表1。用其中9個標(biāo)準(zhǔn)樣品制定了工作曲線，選5號標(biāo)準(zhǔn)樣品作為未知樣，來考察工作曲線的可靠性。

1.3 儀器與測量條件

XRF-1800型順序式X-射線熒光光譜儀(日本島津儀器公司)：4 kW銠靶X射線管；HCS878A型紅外碳硫儀(四川旌科儀器公司)；BP-1型粉末壓樣機(丹東北苑儀器公司)。

電壓和電流選擇：對螢石中的Fe，Ca，K，S，P，Si各元素的測量，電壓電流都選擇30 kV×100 mA，將輕元素的熒光靈敏度強度提高至最佳，不更換電壓和電流，以利于系統(tǒng)穩(wěn)定和減少因更換電流、電壓而增加的時間。具體測量條件詳見表2。

表1 標(biāo)樣信息 Table 1 Information about the certified reference materials

表2 分析元素及測量條件 Table 2 Analyzed elements and measurement conditions

2 結(jié)果與討論

2.1 基體效應(yīng)及其處理

在螢石中，主量成份依次是：CaF2，SiO2，F(xiàn)e2O3，也含有較低含量的K，S和P，Al等元素。元素間的基體效應(yīng)比較明顯，島津公司的分析軟件提供了基體元素間的校正方法。本實驗對Si，Al，F(xiàn)e，Ca，P，S等進行了相互間的吸收和增強校正，效果良好。

2.2 樣品測定

2.2.1 X-射線熒光光譜測定結(jié)果

選用5號螢石標(biāo)準(zhǔn)樣品(GBW07250)進行了6次測量，作為該套標(biāo)樣的工作曲線對未知樣品測量的準(zhǔn)確度和精確度的考核。其6次測量的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差及其與標(biāo)準(zhǔn)示值的對比列于表3中。

表3 5號GBW07250螢石標(biāo)樣測量結(jié)果 Table 3 Measurement results for No 5# GBW07250 fluorite sample /%

由以上結(jié)果可知，F(xiàn)e2O3，Ca，SiO2的結(jié)果較為理想；K2O,S,P結(jié)果偏差較大。本方法用來測定螢石中的Ca總量，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

2.2.2 紅外吸收光譜法測定C含量

采用紅外吸收光譜碳硫分析儀對10個螢石標(biāo)準(zhǔn)樣品分別進行了5次測定，測量C的平均值及換算成CaCO3，CaCO3中Ca含量和CaCO3的標(biāo)準(zhǔn)值見表4。

表4 標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定結(jié)果 Table 4 Measurement results for the certified reference samples /%

由表4可知，通過紅外吸收光譜碳硫分析儀測定樣品中的C再換算成CaCO3含量，由此確定的螢石中CaCO3含量準(zhǔn)確、可靠。

2.2.3 CaF2含量的確定

由X-射線熒光光譜法測定Ca的總量減去由紅外吸收光譜碳硫儀測定C含量進而換算得到碳酸鈣中的Ca含量，得到CaF2中的Ca含量,從而確定CaF2的含量。對10種標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定結(jié)果見表5。

由表5可見，該方法測定結(jié)果在允許誤差范圍之內(nèi)，結(jié)果準(zhǔn)確度高。

但絕大多數(shù)螢石中的CaCO3含量都很低，在日常的生產(chǎn)過程中，CaF2是主要的分析對象，在要求快速分析的爐前生產(chǎn)中，可以忽略CaCO3中的Ca含量，直接用X-射線熒光光譜法測定出的Ca總量，換算得到CaF2量，系數(shù)為0.512 8。在用X-射線熒光光譜法分析過程中，F(xiàn)作余量處理。

表5 標(biāo)樣CaF2的測量結(jié)果 Table 5 Results of the determination of CaF2 for No.1#-10# certified reference samples /%

3 結(jié)語

通過對此10個標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分析，其絕對誤差都在1%以內(nèi)，大部分在0.5%以下。主含量CaF2、Fe2O3和SiO2的6次分析的相對偏差都在1%以內(nèi)。實驗證明此方法簡便快速，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。此方法已在我單位實際應(yīng)用。

[1] 章連香,符斌.X-射線熒光光譜分析技術(shù)的發(fā)展[J].中國無機分析化學(xué),2013,3(3)：1-7.

[2] 商英,王彬果,趙靖,等.X射線熒光光譜法測定鉀長石、鈉長石中多種元素[J].中國無機分析化學(xué),2012,2(2)：27-29.

[3] 徐本平.紅外吸收光譜法測定釩鋁合金中的碳和硫[J]. 中國無機分析化學(xué),2013,3(2)：66-70.