X射線熒光光譜壓片法測定工業(yè)硅中Fe的含量

王 芳

(新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013)

X射線熒光光譜壓片法測定工業(yè)硅中Fe的含量

王 芳

(新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013)

采用粉末壓片法制樣，X射線熒光光譜壓片法測定工業(yè)硅中的Fe含量，并對分析過程中樣品制備、測量條件等各個環(huán)節(jié)進行了研究。該方法準確性好、精密度高，并具有快速、高效、樣品制備簡單等優(yōu)點。

X射線熒光光譜儀壓片法工業(yè)硅Fe

1 方法原理

X射線熒光光譜法分析工業(yè)硅的原理：X射線管產(chǎn)生的原級X射線照射到工業(yè)硅樣品上，將樣品中原子的K、L層電子逐出(光電效應)，逐出的電子繼而被擊到原子之外，這樣，原子就變成激發(fā)態(tài)。K層或L層上產(chǎn)生的空位被外層電子填補后，原子便從激發(fā)態(tài)恢復到穩(wěn)定態(tài)，同時輻射出X射線，即特征X射線。不同元素的特征射線不同，根據(jù)特征射線的強度可進行元素定量分析。

按一定比例將試樣和粘結(jié)劑混合、研磨，然后加壓制成樣片，用X射線熒光光譜法測定Fe的Kα射線的強度。通過Fe的Kα射線的強度與對應Fe的含量建立工作曲線，從而測得未知樣品中Fe的含量。

2 實驗部分

2.1 儀器和設(shè)備

MXF-2400型多道同時型X射線熒光光譜儀；水冷機；研磨機；壓片機（壓片機總壓力在40t以上）；顎式破碎機。

2.2 試劑

硼酸（分析純）；無水乙醇（分析純）；標準樣品：山東省冶金研究院研制的標準樣品，用于建立校準曲線，作標準化及考核分析。

2.3 儀器工作條件的選擇

見表1。

表1X射線熒光光譜儀分析元素測量條件

2.4 樣片的制備

2.4.1 試樣處理

將大塊工業(yè)硅于破碎機中進行破碎至粒度小于1mm后，用四分法進行縮分，直至縮分后的試樣為50g左右后，置于振動磨的磨盒中，加入2滴無水乙醇防止試樣與磨盒粘結(jié)，研磨10s，用吸磁鐵除去試樣在加工過程中帶入的鐵（加工設(shè)備為鐵合金）。稱取試樣約10g（精確到0.0002g）于50mL瓷坩堝中。再稱取2g（精確到0.0002g）硼酸于50mL瓷坩堝中中，混勻。將混勻后的試樣放于振動磨的磨盒（碳化鎢磨盒）中研磨10s后取出。使試樣粒度達到200目以下，同時以達到混合研磨的目的。

2.4.2 壓片

將研磨混合好的試樣6～8g，倒入壓片機的模具中，用硼酸鑲邊、墊底加壓至總壓力為25t，并保持15s，將壓成的試樣樣片取出，并保存于干燥器中。

2.4.3 標準樣片的制備

將山東省冶金研究院標準樣品6個和撫順鋁廠研制標準樣品3個，各稱取試樣約10g（精確到0.0002g）于50mL瓷坩堝中。再稱取2g（精確到0.0002g）硼酸于50mL瓷坩堝中中，混勻。將混勻后的試樣放于振動磨的磨盒（碳化鎢磨盒）中研磨10s后取出。將研磨混合好的試樣6～8g，倒入模具中，用硼酸鑲邊、墊底加壓至總壓力為25t，并保持15s，將壓成的試樣樣片取出，并保存于干燥器中備用。

2.5 測試

儀器開機后預熱20min，按表1調(diào)節(jié)高壓和管電流，選定工作參數(shù)。按照表1條件，將制備好的樣片進行測定。由測得的壓片中鐵元素的X射線強度I從工作曲線查出相應的元素含量，計算出工業(yè)硅中Fe的含量。獨立地進行兩次測定，取平均值。

3 結(jié)果與討論

3.1 工作曲線的繪制

選擇山東省冶金研究院研制的標準樣品研制的1～7共7個標準物質(zhì)作為校準樣品，該套校準樣品的含量范圍基本能覆蓋大部分的日常檢測樣品。同時，由于工業(yè)硅樣品基體簡單，礦物效應小，還可以通過研磨將粒度效應降至最低，因此采用儀器的自動基體校正可獲得較好的線性校準曲線。

以標準樣品中鐵的含量為橫坐標，以所測定標準樣品的鐵元素X射線強度(凈強度)為縱坐標，繪制工作曲線。將標準樣品中鐵元素的含量和X射線強度（凈強度）輸入計算機，進行回歸計算，通過計算機自動回歸處理元素含量及對應的光譜強度數(shù)據(jù),繪出元素的工作曲線。

表2 工作曲線繪制表

3.2 制樣條件

壓片機壓力和保壓時間也會影響樣片的準確性和均勻性。本文通過實驗研究確定，在20t的壓力下，保壓15s，可以制得表面光滑、均勻的樣片。

3.3 方法準確性試驗

3.3.1 與標準樣品結(jié)果對照

取工業(yè)硅標準樣品，采用X熒光光譜儀直接壓片法測定工業(yè)硅中鐵的結(jié)果與標準樣品中鐵的結(jié)果進行對照（表3），其結(jié)果與標準樣品的結(jié)果誤差符合國家標準GB∕T14849.1-2007《工業(yè)硅化學分析方法第10部分：鐵含量的測定鄰二氮雜菲分光光度法》中規(guī)定的允許差（表5）。

表3 與標準樣品結(jié)果對照%

3.3.2 不同方法的對比試驗

取工業(yè)硅樣品，采用X熒光光譜儀直接壓片法與分光光度法進行結(jié)果對照（表4），與化學法檢測結(jié)果比對，其誤差符合（表5）。

表4 標樣和分光光度法標樣結(jié)果對照%

表5 GB/T14849.1-2007規(guī)定的允許差%

3.4 方法精密度試驗

在本試驗條件下，對工業(yè)硅試樣進行7次平行測定結(jié)果的相對標準偏差表明測定的精密度良好（表6）。

表6 精密度試驗

4 結(jié)論

（1）在分析速度方面X熒光光譜儀直接壓片法快于化學方法，從樣品的制備到檢測結(jié)果的出具只需1h。

（2）通過實驗制定的X熒光光譜壓片法測定工業(yè)硅中的Fe的含量完全能達到國家標準允許差要求。

（3）采用X熒光光譜壓片法測定工業(yè)硅中的Fe時必須保證試樣的粒度符合要求，粒度必須在200目以下，在壓片過程中避免外界各種因素可能造成的污染，否則對測定結(jié)果產(chǎn)生非常顯著影響。

通過大量試驗驗證，采用粉末壓片法制樣，X射線熒光光譜法測定工業(yè)硅中的Fe含量，并對分析過程中樣品制備、測量條件等各個環(huán)節(jié)進行了研究。該方法精密度高、準確性好，并具有快速、高效、樣品制備簡單等優(yōu)點。

[1]GB/T14849.1-2007《工業(yè)硅化學分析方法第1部分：鐵含量的測定鄰二氮雜菲分光光度法》.中國國家標準化管理委員會.

[2]張曉平.X射線熒光光譜直接壓片法測定工業(yè)硅中的雜質(zhì)測定Fe含量[J].巖礦測試,2007,26(6)：497-499.

[3]程秋華,吳凱.X射線熒光光譜測定工業(yè)硅中的雜質(zhì)含量[J].光譜分析,2010,27(8)255-256.

收稿：2014-12-30

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.05.023