轉爐渣壓片分析法基體效應消減方法

李云龍，劉佳

（1.天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣056404；2.天津天鐵冶金集團技術中心，河北涉縣056404）

轉爐渣壓片分析法基體效應消減方法

李云龍1，劉佳2

（1.天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣056404；2.天津天鐵冶金集團技術中心，河北涉縣056404）

為使轉爐渣壓片法分析結果更加及時和可靠，遴選實際生產中的轉爐渣樣品作為標準物質的替代品，繪制分析曲線，并校正，分析轉爐渣成分，通過優(yōu)化部分樣品制備環(huán)節(jié)的條件參數，消減了基體干擾因素對分析結果的影響，保證了轉爐渣分析數據的準確性。

轉爐渣；壓片法；基體效應；遴選；消減

1 引言

隨著鋼鐵企業(yè)生產工藝的不斷升級和冶煉技術的不斷提高，冶煉過程中對延長冶煉爐齡，保護爐況有了更高的認識和要求。因此，對轉爐渣進行準確、快速的分析，及時將分析數據反饋給現場冶煉工序，在冶煉工藝控制中具有重大的意義。

由于轉爐冶煉周期緊湊，要求轉爐渣的分析結果能及時、準確上傳并指導煉鋼進行濺渣護爐等工藝調整，因此，轉爐渣的日常分析常用X射線熒光光譜壓片分析法監(jiān)控。壓片分析法樣品制備、分析時間短，能夠很好滿足日常大量的爐渣樣品分析工作。但是，由于在繪制壓片法分析曲線時所用到的轉爐渣標準物質與現場實際生產的轉爐渣樣品的生產工藝不同，造成壓片分析時的基體效應干擾。該類型干擾雖然在優(yōu)化爐渣研磨時間、篩分粒徑壓片時間、掃描分析時間等參數后，能夠得到一定程度的控制，但實際效果不顯著，分析結果波動幅度較大，數據可靠性嚴重降低，甚至不能作為工藝調整依據。

通過大量試驗、數據收集、篩選分析，發(fā)現采用現場實際生產樣品替代國家轉爐渣標準物質，作為壓片法分析曲線繪制的標準物質，可以最大限度地消減基體效應干擾，使得分析結果穩(wěn)定、可靠，且利于轉爐渣的長期監(jiān)控工作。

2 實驗部分

2.1 儀器和測量條件

Simultix12型X射線熒光光譜儀；Rigaku分析軟件；ZMD振動研磨機；YYJ-60壓片機；直徑40 mmPVC環(huán)；

160目分樣篩。

由于轉爐渣樣品中雜質元素多，且含量都較高，本文只測定轉爐渣中CaO、SiO2、MgO、MnO、Al2O3、P2O5、TFe等主要化學元素，將主要化學元素以下稱之為分析元素。為了得到各分析元素，盡可能高的計數率和好的峰背比，獲得較高的測量精度和較低的檢出限，故對各分析元素的測量條件進行了仔細優(yōu)化選擇[1]。

其測量條件見表1。

2.2 壓片法與化學法分析轉爐渣樣品結果對比

用標準物質繪制分析曲線并校正，分析轉爐渣樣品與化學法分析結果對比，見表2。

表1 分析元素的測量條件

表2 分析結果對比/%

由表2可知，壓片法與化學法分析轉爐渣樣品，二者的結果相差較大，原因在于壓片法分析時受到標準物質數量、元素含量范圍、分析曲線覆蓋范圍（標準物質少，不利于曲線繪制和元素含量范圍全覆蓋）、曲線校正效果（標準物質少，校正時個別元素線性不太好）、樣品制備條件、標準物質與實際轉爐渣樣品生產工藝不同所產生的基體效應等多因素干擾，造成分析結果偏差較大，而化學法分析采用酸溶等措施，保證了樣品充分溶解，分析結果準確可靠[1]。

由于化學法分析時間長，不適用轉爐渣的快速、準確分析，因此，采用壓片法時就必須克服和消減以上因素對分析結果的干擾，才能達到分析要求。

2.3 日常生產轉爐渣元素含量范圍

為解決表2中出現的問題，首先需要了解實際生產過程中轉爐渣各個元素含量范圍分布情況，只有充分掌握了爐渣中元素含量分布情況，才能更好地挑選標準物質并繪制分析曲線。

轉爐渣樣品的篩選應具有代表性，而一般轉爐爐況正常時所取爐渣樣品成分含量范圍基本一致代表性差，不具備進一步繪制曲線所需的高低標要求。因此，可選擇在轉爐爐況異?；驙t料加入量等工藝發(fā)生變化的情況下進行收集，通過3個月的轉爐渣收集，共收集生產爐渣樣品200份，做初步分析后，根據成分含量分布情況，遴選一批轉爐渣樣品，作為后期曲線繪制的前期準備。

2.4 轉爐渣樣品的化學法定值

為確定轉爐渣樣品各個元素的準確含量，必須采取一種可靠的分析方法進行定值，目前可選的方法有熔融法和化學法兩種，因熔融法操作復雜，定值過程中容易引入不必要的誤差，而化學法采用酸溶措施，樣品能夠充分溶解，分析結果更為準確、可靠。

因此，采用化學法對遴選出的轉爐渣樣品進行分析定值，確定其各個元素的準確含量，替代標準物質來進行分析曲線的繪制、校正、樣品分析。

3 樣品制備條件的優(yōu)化以及分析曲線繪制、校正、結果對比

3.1 樣品制備條件的優(yōu)化

轉爐渣樣品制備是分析結果是否準確的關鍵環(huán)節(jié)，其中，樣品的研磨時間、過篩粒徑、壓片噸位、壓片時間直接影響著后續(xù)分析工作的準確性。

為了保證研磨后所有樣品均能全過篩，不出現一部分樣品未磨碎不能過篩而丟棄，最終造成分析結果中某些元素含量降低，將當前30 s研磨時間增加至60 s，分樣篩目數由180目改為160目，壓片時間30 s、壓片壓力35 t保持不變。樣品制備時著重注意研磨前的洗堝，壓片成型后保持表面光潔，并干燥保存。

3.2 分析曲線繪制、校正

經過研磨、全過篩等制樣環(huán)節(jié)處理好的樣品，經過化學法定值，遴選出轉爐渣樣品共計20份，各個元素含量區(qū)間分布合理且覆蓋范圍較廣，可以用來替代標準物質來繪制分析曲線，見表3。

根據各元素含量分布情況，挑選各個元素含量比較適中的樣品作為PHA調節(jié)樣品（本試驗選擇第10#樣品），進行轉爐渣分析曲線的PHA調節(jié)，調節(jié)步長50~400，步距10，時間為1 s，不加濾光片，主要測試確定各個元素的最大峰值位置，以Ca元素PHA掃面結果為例，見圖1。

從圖1可知，Ca元素掃描最大峰值均在200位置處，說明PHA調節(jié)樣品（第10#樣品）選擇合理，具有代表性，PHA最大峰值位置情況適合進一步的分析曲線繪制。

經過PHA掃描調節(jié)后，依次對1#~20#樣品（作為標準物質來使用）進行標準樣品分析，此時，儀器軟件自動采集每個樣品中各個元素含量所對應的強度值，并保存，強度采集完成后，對分析曲線的線性進行回歸校正，以Fe元素回歸校正結果為例[2]見圖2。

表3 轉爐渣樣品成分含量/%

圖1 Ca元素PHA掃面結果

從圖2可看出，用轉爐渣樣品替代轉爐渣標準物質繪制的新分析曲線，校正后，曲線上各含量點離散性好，符合線性要求，曲線能夠滿足日常分析測試要求。

3.3 轉爐渣樣品分析結果對比

為了更進一步確認轉爐渣壓片分析時，基體效應干擾消減情況，隨機抽取現場生產轉爐渣試樣份，分別在之前用轉爐渣標準物質繪制的曲線（曲線B）上分析，并在轉爐渣樣品所繪制的新分析曲線（曲線A）上分析，最后在用化學法作為驗證方法進行測試，對比結果見表4。

從表4兩種分析曲線結果對比，明顯看出，在分析轉爐渣樣品時，曲線B分析結果與化學法分析結果相比偏差很大，曲線A分析結果與化學法相比結果基本一致。

以上數據充分說明，由于標準物質與實際轉爐渣樣品生產工藝不同，造成了很嚴重的基體效應干擾，在用B曲線分析時，基體效應干擾直接影響了分析結果的準確性、可靠性；當采用實際生產中的轉爐渣樣品作為標準物質繪制分析曲線后，分析轉爐渣樣品時，由于繪制曲線的樣品和現場實際生產的樣品工藝基本一致，降低了樣品因生產工藝不同而造成的基體效應干擾，與化學法分析結果非常接近，最終的分析數據準確、可靠，完全可用于現場工藝指導。

圖2 Fe元素回歸校正結果

4 結論

采用遴選實際生產中的轉爐渣樣品作為標準物質的替代品，繪制、校正分析曲線，并適當優(yōu)化部分樣品制備環(huán)節(jié)的條件參數，從根本可以消減因生產工藝不同而造成的基體效應的嚴重干擾保證了轉爐渣壓片法分析結果的及時、可靠，為日常轉爐渣分析工作打下了堅實基礎，確保了日常轉爐渣分析數據能夠準確反饋并指導煉鋼工藝的調整。

表4 不同曲線分析結果對比/%

[1]張殿英，李超，錢菁.X射線熒光光譜法測定轉爐渣中8種成分[J].冶金分析，2009，29（6）：41-46.

[2]宋兆華，武映梅，謝桂龍.X射線熒光光譜法測定轉爐渣主要成分[J].科學技術與工程，2004（Z1）：190-195.

M ethod of Reducing the Base Effect of Pressed Disc Analysis Method for Converter Slag

LI Yun-long1and LIU Jia2
(1.Tiantie Metallurgy Group Hot Rolling Plate Co.,Ltd.,She County,Hebei Province 056404,China; 2.Tiantie Group Technology Center,She County,Hebei Province 056404,China)

In order to make the analysis results of converter slag with pressed disc method more timely and reliable,the specimen of converter slag in actual production was selected to be used as the substitute of reference material.Analysis curve was plotted and calibrated for analyzing the composition of converter slag.Condition parameters in preparation for some specimens were optimized.The influence caused by base interference factors on analysis results was subtracted and the accuracy of analysis data for converter slag ensured.

converter slag;pressed disc method;base effect;selection;subtraction

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.05.014

2016-06-13

2016-06-25

李云龍（1983—），男，工程師，主要從事冶金分析研究與設備管理工作。