熔融制樣-X射線熒光光譜法測定鋁鉻質(zhì)耐火材料中主次成分

陸尹 宋祖峰 莢江霞（馬鞍山鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心，安徽 馬鞍山 243000）

熔融制樣-X射線熒光光譜法測定鋁鉻質(zhì)耐火材料中主次成分

陸尹 宋祖峰 莢江霞（馬鞍山鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心，安徽 馬鞍山 243000）

采用熔融制樣的方法，以標(biāo)準(zhǔn)樣品配制熔融的系列標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣片來建立工作曲線，用X射線熒光光譜法測定鋁鉻質(zhì)耐火材料中Al2O3、Cr2O3、SiO2、CaO、MgO、Fe2O3等6種主次元素。通過實驗確定的熔融條件如下：樣品經(jīng)1000OC灼燒后,稱取0.2g（精確至0.0002g）與8.000g（1+1）的四硼酸鋰和偏硼酸鋰混合熔劑混合均勻，以1.000g碳酸鈉為助熔劑，加入6滴溴化銨（300g/L）溶液為脫模劑，熔融溫度為1150OC，熔融時間為15min。方法應(yīng)用于礬土和鉻鐵礦混合標(biāo)準(zhǔn)樣品中各元素的測定，結(jié)果與認(rèn)定值相符，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定值與認(rèn)定值的偏差在0.4%之內(nèi)。采用實驗方法測定鋁鉻質(zhì)耐火材料樣品，結(jié)果與國標(biāo)方法值比較，其結(jié)果在誤差范圍之內(nèi)。

X射線熒光光譜法；鋁鉻質(zhì)耐火材料；灼燒減量；主次成分

X射線熒光光譜(XRF)分析法快速、簡便、準(zhǔn)確，分析元素多，測定的含量范圍寬，精度高，能同時測定樣品中主次量元素及微量雜質(zhì)元素。同時XRF分析成本低，對環(huán)境污染小。因此，廣泛應(yīng)用于冶金、有色和建材等多個領(lǐng)域的元素成分分析[1-5]。本文研究了用X射線熒光光譜儀分析鋁鉻質(zhì)耐火材料的方法，試樣熔點(diǎn)較高，所以本文選用四硼酸鋰和偏硼酸鋰混合熔劑，碳酸鈉為助熔劑，高溫熔融制備標(biāo)準(zhǔn)玻璃片。配合合適的標(biāo)準(zhǔn)系列樣品，用理論α系數(shù)和經(jīng)驗系數(shù)相結(jié)合校正元素間的吸收-增強(qiáng)效應(yīng)，元素的含量跨度較大，用標(biāo)準(zhǔn)樣品和試樣驗證，各組分定量分析結(jié)果滿意。

1 實驗部分

1.1 主要儀器

PW4400型X射線熒光光譜儀（荷蘭帕納科公司）；自動熔融爐（成都多林電器）；鉑-黃坩堝（95%Pt+5%Au），氬-甲烷氣體（90%Ar，10%CH4）。

1.2 儀器分析條件的選擇

表1 儀器分析條件

1.3 實驗方法

1.3.1灼燒減量測定[6.7]

分別稱取(1．0g±0．000 1g)預(yù)干燥試料于已灼燒恒重的方舟中，將方舟置于300℃以下的高溫爐中，逐漸升高爐溫至1000℃，灼燒至恒重，計算灼燒減量。

1.3.2玻璃片制備

稱取灼燒后的試樣0.2g（精確至0.0002g）與8.000g（1+1）的四硼酸鋰和偏硼酸鋰混合熔劑混合均勻，以1.000g碳酸鈉為助熔劑，滴加6滴溴化銨（300g/L）為脫模劑，在115OoC溫度下用自動熔融爐熔融，時間為15min。中途加少量固體溴化銨趕去氣泡。

1.3.3分析結(jié)果的計算

按公式1計算待測元素氧化物的含量，數(shù)值用%（m/m）表示。

W0——表示待測元素氧化物的含量

IOL—— 表示試樣的灼燒減量[9]

2 結(jié)果與討論

2.1 試樣量

試驗中分別稱取0.2000g和0.4000g和熔劑按一定的比例混合，熔融制作玻璃片。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)0.2000g試樣量時制出的玻璃樣片均勻透明，冷卻時不結(jié)晶開裂，測定時主次量元素?zé)晒鈴?qiáng)度適宜。而0.4000g試樣沒有能夠完全熔解，容易開裂，玻璃片中有黑點(diǎn)產(chǎn)生，加大溶劑的用量對環(huán)境造成更大污染，所以本方法選定0.2000g試樣量。

2.2 稀釋比

通過試驗可以得出1:40的稀釋比可以完全熔融試樣，無黑點(diǎn)產(chǎn)生。

2.3 熔融溫度和時間

通過試驗可以得出在1150OC溫度下用自動熔融爐熔融，時間為15min時，能得到較好的玻璃片。

2.4 基體效應(yīng)和譜線重疊校正

基體效應(yīng)在XRF分析中普遍存在，是元素分析時誤差的主要來源。采用高溫熔融玻璃片法制樣能夠消除試樣的顆粒度和不均勻性，減小基體效應(yīng)，但是基體效應(yīng)仍然會存在。本文采用帕納科公司SuperQ軟件的綜合數(shù)學(xué)校正公式校正基體效應(yīng)，數(shù)學(xué)公式如公式2所示。

式中：Ci為分析元素i的濃度或計數(shù)率；Di分析元素i校準(zhǔn)曲線截距；

Lij為重疊干擾系數(shù)；Ei為分析元素i的校準(zhǔn)曲線斜率；

Ri分析元素i的計數(shù)率；n為共存(或重疊干擾)元素數(shù)；

α為基體校正因子；i為分析元素；

m為重疊干擾元素；j共存元素。

使用理論a系數(shù)和經(jīng)驗系數(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行方法校正，有效地消除了基體效應(yīng)和重疊譜線干擾。

2.5 準(zhǔn)確度

由表2可見：本方法測定值與標(biāo)準(zhǔn)方法的測定值誤差在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，準(zhǔn)確度能夠滿足日常的分析要求。

表2 準(zhǔn)確度%

3 結(jié)語

（1）采用8.000g四硼酸鋰與偏硼酸鋰混合熔劑，1.000g的碳酸鈉，0.2000g試樣在1150OC熔融15min，可得到均勻性滿足要求的玻璃片。

（2）以礬土和鉻鐵礦標(biāo)準(zhǔn)樣品配制出系列標(biāo)準(zhǔn)玻璃片，解決了國內(nèi)無系列標(biāo)準(zhǔn)樣品的問題

（3）本文方法分析結(jié)果與化學(xué)分析法具有較好的一致性，能夠滿足鋁鉻質(zhì)耐火材料常規(guī)分析的技術(shù)要求。

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