XRF檢測鎂質(zhì)耐火材料的方法與應(yīng)用

陳慧娟 李曼 韓蔚 郭中寶 黃碩成

（中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京 100024）

1 前言

在社會持續(xù)發(fā)展的背景下，我國的經(jīng)濟(jì)水平也在持續(xù)升高，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展開始逐漸傾向于以工業(yè)為支柱的態(tài)勢，工業(yè)強(qiáng)國是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要版塊。在工業(yè)生產(chǎn)中，由于鎂質(zhì)耐火材料及其制品具有良好的高耐火性、在高溫的環(huán)境下原料及制品強(qiáng)度高、可抗堿性類熔渣物質(zhì)侵蝕等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用到了冶金、石油化工等領(lǐng)域。我部門主要負(fù)責(zé)公司有關(guān)防火、耐火材料方面的檢測任務(wù)，其中鎂質(zhì)耐火材料、主要原料鎂砂以及成品鎂磚等材料，需對樣品進(jìn)行各方面質(zhì)量的檢測。鎂質(zhì)耐火材料及其制品的化學(xué)組成成分影響其性能，故需對材料的化學(xué)成分進(jìn)行檢測，對樣品進(jìn)行X射線熒光光譜儀測試，主要有兩種方法，分別是玻璃熔片法和粉末壓片法，相較于粉末壓片法的優(yōu)勢（制作簡單，耗時(shí)少，利于批量制樣，制樣操作、設(shè)備簡單且成本低），玻璃熔片法耗時(shí)長，制作過程復(fù)雜且實(shí)驗(yàn)成本高，但玻璃熔片法能消除大部分礦物效應(yīng)和顆粒效應(yīng)，在經(jīng)過熔融制樣（多相體系存在于接受化學(xué)反應(yīng)的樣品當(dāng)中，而最終需要的玻璃體是均一單向的，所以需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化）后，按照一定比例來把熔劑融入到樣品當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)基體效應(yīng)的大范圍下降。應(yīng)用這種方法可以在最短的時(shí)間內(nèi)，通過簡便的方法得到更精密、更準(zhǔn)確的結(jié)果，并且可以只需要承擔(dān)較低的成本就應(yīng)用到更廣的范圍當(dāng)中去，還不用考慮環(huán)境污染的問題，是現(xiàn)階段所使用的化學(xué)分析手段的最好替代品。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與測量條件

實(shí)驗(yàn)使用日本理學(xué) ZSX Primus Ⅱ型X射線光譜儀；Rh靶X射線管；真空光路；熔融時(shí)間：20 min；熔融溫度：1100 ℃。儀器測量條件表見表1。

表1 儀器測量條件表

2.2 實(shí)驗(yàn)試劑

無水四硼酸鋰（分析純）；Li2B4O7（分析純）；NH4I（分析純）；氬-甲混合氣體（φCH4=10%）。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

如有燒失量的樣品，需進(jìn)行燒失量測定并稱量灼燒，對處理后的樣品進(jìn)行稀釋，執(zhí)行特定的比例標(biāo)準(zhǔn)，在Pt-Au（5%）合金坩堝中放入標(biāo)準(zhǔn)樣品或試樣，之后再加入無水四硼酸鋰熔劑，當(dāng)熔劑達(dá)到完全融入樣品的狀態(tài)時(shí)，開始對坩堝加溫，在20分鐘內(nèi)保持1100℃的溫度，碘化銨脫模劑能夠少量分次的加入到坩堝當(dāng)中，加入的時(shí)間要準(zhǔn)確的控制在熔融期內(nèi)，之后把熔融物搖勻。加熱完成之后，向模具當(dāng)中導(dǎo)入熔融物，搖勻整平，等待熔融物冷卻后可剝離模具。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 熔劑與樣品的稀釋比

在實(shí)驗(yàn)中，分別以稀釋比1：10和1：14，同一樣品，按照同樣的條件來進(jìn)行熔融，比較分析10次熔樣處理的數(shù)據(jù)結(jié)果，得到了非常好的重復(fù)性，見表2和表3。

表2 熔樣測定數(shù)據(jù)重復(fù)性統(tǒng)計(jì)表（稀釋比1：10）

表3 熔樣測定數(shù)據(jù)重復(fù)性統(tǒng)計(jì)表（稀釋比1：14）

3.2 脫模劑—NH4I的用量

采用2.3方法熔融制樣，平行稱取5個(gè)試樣分別加入0.050g，0.100g，0.200g，0.300g，0.400g NH4I， 測 定不同用量下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，數(shù)據(jù)見表4。

表4 NH4I不同用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表（w/%）

實(shí)驗(yàn)表明，測定結(jié)果不會隨著加入NH4I的量的不同而產(chǎn)生較大的差異，這是由于在高溫狀態(tài)下NH4I會被揮發(fā)掉，唯一的條件是要保持熔融品在定型平穩(wěn)時(shí)具有一致的流動性。

3.3 燒失量的校正

為保證樣品檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，對檢測樣品進(jìn)行燒失量校正是必需的。例如檢測樣品菱鎂石等材料的燒失量達(dá)到了50%，盡管對檢測試樣進(jìn)行了大比例的稀釋熔融處理，但是在熔融體系中燒失份數(shù)的占比仍然較大，直接影響檢測結(jié)果。針對燒失量較大的樣品，如鎂石、菱鎂石、鎂砂等材料，必須先校正燒失量。試樣或標(biāo)樣會由于燒失量的損失的存在而改變其組成狀態(tài)，所以必須把燒失量的影響因素充分的考慮到精確分析當(dāng)中，燒失量越大越要引起重視。

以下公式可以被用來計(jì)算燒失量及燒失量校正系數(shù)：

式中：K—燒失量校正系數(shù)；

m燒后—試樣灼燒后重量；

m燒前—試樣灼燒前質(zhì)量；

wloss—燒失量。

燒失校正計(jì)算公式：

式中：Wi—燒失量校正后的分析結(jié)果；

Xi—燒失量校正前的測量結(jié)果；

K—燒失量校正系數(shù)。

3.4 準(zhǔn)確度

將XRF結(jié)果、標(biāo)準(zhǔn)值和化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行對照，對標(biāo)準(zhǔn)樣品和試樣分別進(jìn)行檢測測定，對照詳情見表5。由表5可知，本方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值或化學(xué)分析法測量結(jié)果在誤差范圍內(nèi)。

表5 鎂磚測定結(jié)果準(zhǔn)確度表

3.5 精密度

依照試驗(yàn)方法，從鎂磚樣品中選取一塊，進(jìn)行熔融十次，測定結(jié)果見表6。根據(jù)結(jié)果可判斷出該方法具有精確度高的特點(diǎn)。

表6 鎂磚測定結(jié)果精密度表

4 結(jié)語

本文采用玻璃熔片法對鎂質(zhì)耐火材料、鎂砂、鎂石等原材料進(jìn)行測定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明無論在任何稀釋比和脫模劑用量的情況下，只要保證在熔融形成玻璃熔片時(shí)的流動性一致的情況下，同時(shí)將燒失量校正考慮在內(nèi)，則可拓寬測量元素的含量范圍。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明：該方法準(zhǔn)確、簡便、快速、實(shí)用，對環(huán)境的污染不大。我部門使用此方法進(jìn)行鎂質(zhì)耐火材料的檢測，大大提高了檢驗(yàn)的準(zhǔn)確度和效率，完全能夠滿足日常檢測任務(wù)要求，且檢測效果等均能達(dá)到高水平要求。