X熒光光譜法測(cè)定碳酸鹽型石墨中除碳外的9種主要組成元素

薛福林，蔚志毅，石　華（青海省地質(zhì)測(cè)試應(yīng)用中心，青海西寧810008）

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X熒光光譜法測(cè)定碳酸鹽型石墨中除碳外的9種主要組成元素

薛福林，蔚志毅，石華
（青海省地質(zhì)測(cè)試應(yīng)用中心，青海西寧810008）

摘要：碳酸鹽型石墨在高溫分解后的灰分使用四硼酸鋰+偏硼酸鋰混合熔劑熔融制成玻璃熔片，采用X熒光光譜儀直接測(cè)試Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe 9種成份。該分析方法具有檢測(cè)范圍廣，精密度、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)于碳酸鹽型石墨的分析。

關(guān)鍵詞：碳酸鹽型石墨；灰分；熔融法；X熒光光譜儀

石墨是一種重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、機(jī)械、電子、原子能、航天工業(yè)。石墨礦石基本分析項(xiàng)目為固定碳，組合分析項(xiàng)目除固定碳、揮發(fā)分、灰分、水分、硫酸熔鐵外，還可以根據(jù)礦石多元素分析資料，增加其它有用有害元素分析。由于高純度的石墨礦產(chǎn)有限，很多石墨礦含碳酸鹽。而碳酸鹽類的石墨礦其灰分的主要成分類似于硅酸鹽的成分，采用熔融制片法制備樣品，X熒光光譜儀直接測(cè)試Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe元素的分析方法具有一次性分析元素多，測(cè)試范圍廣，精密度高，準(zhǔn)確度高，簡(jiǎn)便快捷的特點(diǎn)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器與試劑

日本理學(xué)ZSX PrimusⅡ型X射線熒光光譜儀（4.0kW端窗銠靶X射線管）；日本理學(xué)3084A001型高頻感應(yīng)熔樣機(jī)熔融溫度900～1250℃；Pt- Au坩堝（ωPt95%+ωAu5%，底面直徑?32mm）；

復(fù)合熔劑：Li2B4O7∶LiBO2∶LiF=4.5∶1∶0.4（優(yōu)級(jí)純）；硝酸銨（優(yōu)級(jí)純）；LiF（優(yōu)級(jí)純）；氬甲烷（Ar/CH4）混合氣體混合比為9∶1。

1.2測(cè)量條件

測(cè)量條件見表1。

1.3背景校正

式中IN：扣除背景后的分析線強(qiáng)度；IP：分析線峰值強(qiáng)度；IB：分析線背景強(qiáng)度。

采用一點(diǎn)法扣背景。

本分析方法采用一點(diǎn)法扣背景

1.4工作曲線的繪制

1.4.1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣片的制備選用水系沉積物國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07302～GBW07318、GBW07 301a；土壤國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07401～GBW074 08、GBW07423～GBW07430；巖石國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07103～GBW07108等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按（1.5.2）的步驟制備成標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣片，測(cè)定并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4.2校準(zhǔn)與校正校正計(jì)算包括基體校正、重疊校正和內(nèi)標(biāo)校正。樣品中共存組分會(huì)影響被測(cè)組分的濃度與其X射線強(qiáng)度的相關(guān)性，基體校正就是用于校正這種影響。用于基體校正（包括重疊校正）的公式如下：

式中Wi：定量值；Ii：X射線強(qiáng)度；Ki：常數(shù)；Ci：常數(shù)；A、B、C、D：校正曲線系數(shù)；Aij/aij：吸收增強(qiáng)校正系數(shù)；Qij/qij：吸收/增強(qiáng)校正系數(shù)（二次校正項(xiàng)）；Rij/rij：增強(qiáng)校正系數(shù)；Dij/dij：吸收/增強(qiáng)校正系數(shù)；Bij/bij：重疊校正系數(shù)；Fj，F(xiàn)k：共存元素和的分析值或射線強(qiáng)度。

1.4.3重疊譜線和影響元素譜線重疊干擾的校正，使用多個(gè)校準(zhǔn)樣品，由公式（2）通過線性回歸求得。各分析元素的影響元素見表2。

表1　分析組分的測(cè)量條件Tab.1 Measurement conditions for elements

表2　重疊譜線和影響元素Tab.2 Overlapping spectral lines and affecting elements

1.5樣品的處理與制備

1.5.1稱取1.0000g碳酸鹽型石墨樣品放置在已經(jīng)950℃恒重了的鉑金坩堝中，105℃在烘箱中烘烤2h，取出在950℃的馬弗爐中灰化30min。

1.5.2準(zhǔn)確稱取0.6000g±0.0002g（1.5.1）樣品，6.0000g±0.0005g混合熔劑（Li2B4O7∶LiBO2∶LiF=4.5∶1∶0.4），0.5000±0.0005g硝酸銨，加LiF 20mg做脫膜劑，放入瓷坩堝中，攪拌均勻，倒入鉑-金坩堝（ωPt95%+ωAu5%）內(nèi)。將坩堝置于自動(dòng)熔樣機(jī)中，650℃下預(yù)氧化2min，升溫到1150℃，搖擺及自旋，熔融10min后降溫冷卻制成玻璃熔片，脫模，貼上標(biāo)簽放入干燥器。

1.6各元素的檢測(cè)范圍

表3　測(cè)定范圍Tab.3 Concentration ranges for elements in calibration samples

2　結(jié)果與討論

2.1碳酸鹽型石墨樣品灰化實(shí)驗(yàn)

灰化溫度選擇950～1000℃，時(shí)間為30min最好。由于不同的樣品其灰分的含量不同，為了得到合適的取樣量，經(jīng)試驗(yàn)單次稱取1～2.0g樣品能夠灰化完全。

2.2儀器參數(shù)條件優(yōu)化選擇

為保證分析元素的儀器參數(shù)條件最佳，通過配置與分析樣品基體基本一致的熔片，通過譜儀維護(hù)軟件進(jìn)行人工比對(duì)選擇得到了理想的參數(shù)條件。

2.3熔融溫度

高頻熔樣機(jī)熔融溫度控制在1100～1200℃為最佳，為保證每次熔片的溫度達(dá)到一致，在實(shí)驗(yàn)前必須在高頻熔樣機(jī)熔融兩個(gè)廢樣后方制備試驗(yàn)樣品。

2.4驗(yàn)證曲線

為驗(yàn)證本方法工作曲線的科學(xué)性，選擇一個(gè)未參與曲線回歸的國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)按照1.5.2方法進(jìn)行制樣，進(jìn)行5次精密度，準(zhǔn)確度的重復(fù)測(cè)量，結(jié)果見表4。

3　結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過高溫除去碳酸鹽型石墨的碳基體影響，使用四硼酸鋰+偏硼酸鋰混合熔劑熔融制成玻璃熔片后，直接采用X熒光光譜儀測(cè)定多元素，方法有效，簡(jiǎn)單可行。

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Determination of 9 major components in carbonate type graphite by X fluorescence spectrometry

XUE Fu-lin，WEI Zhi-yi，SHI Hua
（Qinghai Provincial Geological Test Application Center，Xining 810008，China）

Abstract：The high-temperature decomposed ash from carbon graphite was melt to glass by lithium tetraborate+lithium metaborate. Nine elements were detected by X fluorescence spectrometer. The analytical method has the advantages of wide detection range，high precision and high accuracy，which is suitable for the analysis of carbonate type graphite.

Key words：carbonat graphite；ash；melting method；X fluorescence spectrometer

中圖分類號(hào)：O657.34

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tq. 20160627

收稿日期：2016- 04- 12

作者簡(jiǎn)介：薛福林（1976-），青海西寧，男，1998年畢業(yè)于西安工程學(xué)院，工業(yè)分析專業(yè)，工程師，長(zhǎng)期從事地質(zhì)樣品實(shí)驗(yàn)測(cè)試。