分析鐵礦石樣品的礦物效應校正初探

鄒佳　楊斐　高亞楠　張艷萍　王艷麗

摘 要：在鋼鐵制造業(yè)中，鐵礦石作為一種煉鐵材料，要準確分析它的成分，而要想得出鐵礦石中總鐵和硫含量的準確值，就必須利用X射線熒光光譜儀快速、準確、有效、自動化地分析鐵礦石，這樣才能夠測出鐵礦石中定量元素的含量，進而科學分析礦物質(zhì)的效應，快速獲得分析結(jié)果。經(jīng)過相關數(shù)據(jù)處理后，通過質(zhì)量檢驗和規(guī)格判斷能夠準確地分析和校正鐵礦石樣品的礦物質(zhì)效應。

關鍵詞：鐵礦石；X射線熒光光譜；礦物效應；定量元素

中圖分類號：O657.34 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.071

X射線熒光光譜被廣泛應用于鐵礦業(yè)中，它能夠定量分析鐵礦石樣品，一般采用粉末壓片法和熔融法制樣。粉末壓片法具有簡單、快速、易行的特點，但是，受顆粒度效應和鐵礦石效應的影響，分析結(jié)果的準確度很容易受到影響；熔融法能夠有效避免顆粒度效應和鐵礦石效應，校正理論數(shù)據(jù)的影響系數(shù)，從而得出正確的分析結(jié)果。因為熔融法的成本比較高，耗時較長，所以，不利于痕量元素和高溫下易揮發(fā)組分的分析，因此，這種方法在鐵礦工業(yè)中并不被重視。這項研究分析了鐵礦石樣品的礦物質(zhì)效應，采用X射線熒光光譜儀（島津MXF-2400）初步探討了礦物效應校正的相關內(nèi)容，并分析了礦物效應校正的可能性。

1 鐵礦石樣品的選取

在選取鐵礦石樣品時，由于不同來源的鐵礦石結(jié)構(gòu)組成差異很大，其特性也不相同，所以，鋼鐵廠對鐵礦石的原料需求也不唯一，即一般鋼鐵廠需要多種鐵礦石作為原料。因此，在鐵礦石采樣的過程中，會出現(xiàn)鐵礦石效應和顆粒度效應，而這2種效應的產(chǎn)生對鐵礦樣品分析結(jié)果有較大的影響。

1.1 制樣方法

在選取樣品的過程中，針對每一種鐵礦石樣品的特性尋找1種有效的選擇方法，同時，制備1套標準的校正標樣。在此過程中，可采用熔融法和粉末壓片法制樣。這2種方法各具優(yōu)點，在采用粉末壓片法制樣的過程中，整個過程分為3步：①干燥和焙燒樣品；②樣品混合后進行研磨；③將研磨好的粉末壓片。這種方法非常簡單，制作也比較快，而且在X射線熒光光譜中能夠很快分析出結(jié)果。但是，受顆粒度和礦物效應的影響，分析結(jié)果的準確性受到了一定的影響。而熔融法能夠有效排除顆粒度效應和礦物效應的影響，能夠準確分析基體效應，但是，在制樣過程中，其成本比較高，會耗費大量的時間，工作環(huán)境也會受到較大的限制。

1.2 鐵礦石樣品

我國鐵礦石的樣品比較多，最常見的有以下10種，它們分別為GBW07219a、GBW0722l、GBW07222、GBW072，GSB03-1803-2005、GSB03-1804-2005、GSB03-1805-2005、GSB03-1806-2005、GSB03-1807-2005和GSB03-1808-2005.分別稱取7 g鐵礦石標樣，混合1.5 g微晶纖維素黏結(jié)劑，并將其放在石英研缽中充分研磨，讓它們混合均勻，同時，在鋁杯中將粉末制成圓片，并保持一定的壓力。

2 鐵礦石樣品的測量

所有鐵礦石的測量工作都是在X射線熒光光譜儀（島津

MXF-2400）下完成的。這種儀器具有高自動的分析性能，使用它省時省力。另外，在測量過程中，配備單道掃描型分光器可以自動完成自動定性分析和元素的識別。利用X射線熒光光譜儀測量鐵礦石樣品時，每一種樣品都可以采用3種測量方法，它們分別是：①采用粉末壓片法分析鐵礦石樣品的礦物效應。在測量過程中，需要利用一些待測樣品的典型試樣，并預先設定這些試樣，設定的條件包括分析線、測角儀、分光晶體、脈沖高度窗、探測器X射線管和待測元素特征譜線峰位置2θ等。②在測量鐵礦石樣品前，先測量樣品的譜線2θ，并校正標樣在設定條件下建立的每個測量元素的校正曲線。在提取未知樣參數(shù)，分析未知樣參數(shù)中待測元素的含量，分辨出預設的測量條件與待測元素不一致時，可以得出最后的結(jié)果誤差值。③采用峰面積替代峰強度，在待測譜線2θ的一定范圍內(nèi)應用掃描的方式完成測量工作，并利用X射線熒光光譜儀進行相關分析，計算出扣除背景后的凈峰面積。

3 鐵礦石樣品的礦物效應校正

在校正鐵礦石樣品礦物效應的過程中，使用X射線熒光光譜儀（島津MXF-2400）及其系列軟件進行相關操作處理。在粉末壓片法中，測得的元素分析線的凈強度可以按照原始數(shù)據(jù)的計算得出2組校正方法。這2組校正方法分別為：①角度校正法。這種方法可以分析樣品測量前的校正標樣和未知標樣，并對比每個測量元素的2θ角度完成實際測量，進而校正未知標樣可能存在的角度偏移。②峰面積法。采用峰面積數(shù)值代表峰強度，并對比校正的峰變形量與常規(guī)的測量結(jié)果，從而得出校正系數(shù)。同時，測量的譜線數(shù)據(jù)要在一定角度范圍內(nèi)掃描，并用軟件自帶的計算方法計算峰面積。這樣，將背景面積扣除后就得出了最終的強度值。將3種計算結(jié)果利用Super Q軟件進行線性回歸分析，從而得出具體的校正系數(shù)。線性回歸校正系數(shù)的計算公式為：

式（1）中：K為線性回歸校正系數(shù)；Cchem為標樣給定的標準值；Ccal為曲線計算值；Cco為加權(quán)因子；n為標準鐵礦石的樣品個數(shù)；k為線性回歸相關系數(shù)。

從式（1）中可以看出，K值越大，校正曲線的質(zhì)量越差；K值越小，校正曲線的質(zhì)量越好。

4 結(jié)束語

利用X射線熒光光譜儀（島津MXF-2400）分析10種鐵礦石樣品，并研究礦物效應校正的可能性，同時，采用粉末壓片法和熔融法初步探討鐵礦石樣品的礦物效應校正。在文中，使用2組校正方法校正鐵礦石樣品的礦物效應，即角度校正法和峰面積校正法，同時，利用線性回歸分析公式完成相關計算，并得到準確的校正系數(shù)。經(jīng)過分析可知，校正系數(shù)K值的結(jié)果越小，校正曲線的質(zhì)量就越好。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕