熔融制樣-X射線熒光光譜法同時測定鋁土礦中18種主次量及痕量元素

李志明

（中鐵資源集團中心實驗室，河北 廊坊 065000）

鋁土礦是一種土狀礦物，不僅是制鋁的主要原料，在非金屬方面的用途也十分廣泛，主要用做耐火材料、化學(xué)制品及高鋁水泥原料等，是工業(yè)生產(chǎn)中極為重要的礦物之一[1]。鋁土礦主要是由 Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O、SiO2、TiO2、MnO 和P2O5等組成，另外，還常會含有銅、鉻、鎵、鉛、鋅和鋯等微量組分。傳統(tǒng)化學(xué)方法必須先對樣品進行熔融、水提、酸化、沉淀、分離、定容等復(fù)雜的前處理，然后采取重量法、容量法、分光光度法、原子吸收光譜法及等離子體原子發(fā)射光譜法等[2，3]對不同項目分別進行測試。這些方法普遍都存在周期長、步驟繁瑣、使用儀器多，都需要花費大量的人力、物力等缺點。

現(xiàn)階段利用X射線熒光光譜法對鋁土礦分析雖有報道，其中包括粉末壓片法和熔融法制樣[4-6]，但主要是針對Al2O3、CaO、Fe2O3、SiO2等主成分和少數(shù)次量元素，但本工作在文獻[7-11]基礎(chǔ)上，采用熔融法制得玻璃樣片，用X射線熒光光譜法可以同時對鋁土礦中的（Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O、SiO2、TiO2、MnO和P2O5、Cr、Cu、Pb、Zn和Zr等）18種主次組分及痕量元素進行分析。

1 實驗部分

1.1 儀器、主要試劑及測量條件

紅外鼓風(fēng)干燥箱：GZX-9070MBE，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

分析天平：CPA124S型，北京賽多利斯科學(xué)儀器，感量±0.0001g。

高頻感應(yīng)熔樣機：Analymate，深圳市神田。

鉑－金坩堝：wPt95%+wAu5%。

混合熔劑：Li2B4O7：LiBO2：LiF=65：25：10。

波長色散X射線熒光光譜儀：Advant’X型，美國熱電公司。端窗銠鈀X射線管，功率4kw，最大電壓60kV，最大電流120mA，49*2自動進樣器。各元素的測定工作條件見表1。

表1 元素的測量條件

1.2 樣品準(zhǔn)備

所有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均在105±5℃下烘干2h，干燥器中冷卻至室溫，置于干燥器中備用。

1.3 熔樣片

稱取0.6000g干燥好的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在瓷坩堝中，再加入6.0000g混合熔劑，攪拌均勻，倒入鉑黃金坩堝中，加入飽和LiBr溶液（脫模劑）5d，50%LiNO3溶液（氧化劑）10d，在Analymate高頻熔樣機上模式1（一熱溫度700℃保溫240s，二熱1150℃保溫240s，熔融1150℃450s，自冷150s）條件下熔融得到相應(yīng)樣片，冷卻至室溫后編號置于干燥器中備用。

1.4 測定

按照表1條件建立標(biāo)準(zhǔn)方法后，優(yōu)化測試條件，測定漂移校正標(biāo)樣，采集初始強度，對所有的標(biāo)準(zhǔn)樣品進行測定，繪制曲線后調(diào)整保存，對未知樣品進行測定，儀器會根據(jù)熒光強度自動計算各元素含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 稱樣重量

采用熔融法制樣時，一般采用樣品熔劑比為1：10，這樣的稀釋比例比較多用，也比較合適，通常取0.7g樣品和7g熔劑，通過多次試驗發(fā)現(xiàn)稱取0.6g樣品和6g熔劑時，樣片成片率依舊較好，但稱取0.5g樣品和5g熔劑時，就會有廢片出現(xiàn)，因樣量少，不易鋪滿地面更易裂開，均無法進行正常測試。從而本法選取0.6g樣品和6g熔劑進行配比，這樣不僅成片率高，而且還節(jié)約成本。

2.2 溫度條件

高頻自動熔樣機對鉑黃金坩堝溫度的控制非常精準(zhǔn)，而且升溫極快，這兩點馬弗爐都很難達到，而且還可以自動搖擺從而節(jié)省人工搖勻的時間，更好的實現(xiàn)自動化。本文采用一熱溫度700℃保溫240s，二熱1150℃保溫240s，熔融1150℃450s，自冷150s。因為1150℃時鋁土礦樣品熔融物流動性較好，搖擺也比較均勻。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線建立

本文選擇國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：GBW07177-07182，由于現(xiàn)階段國內(nèi)鋁土礦標(biāo)準(zhǔn)樣品種類和數(shù)目比較少，所以本文這里利用GBW07177-07182按1：1比兩兩混合配制出更多標(biāo)準(zhǔn)樣品，以便有得以更好的擬合曲線。這樣可以更有梯度，覆蓋點更多，代表性更好。測量范圍見表2。

按照表1條件建立標(biāo)準(zhǔn)方法后，優(yōu)化到最佳測試條件，測定漂移校正標(biāo)樣，采集初始強度后，按同樣條件測試標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07177-07182及自制標(biāo)準(zhǔn)樣品，之后建立校準(zhǔn)工作曲線，將Cu、Ga、Pb、Sr、Zn、Zr等元素采用銠鈀Kα線的康普頓散射線作為內(nèi)標(biāo)校正基體效應(yīng)，儀器根據(jù)熒光強度自動計算各元素含量。

表2 成分的含量范圍

2.4 方法精密度

方法精密度是在規(guī)定條件下，相互獨立的測試結(jié)果之間的一致程度。各次測定結(jié)果越接近，精密度越高，用相對標(biāo)準(zhǔn)偏差來衡量精密度。按實驗方法選取GBW07181制備12個樣片進行測定，結(jié)果見表3。結(jié)果顯示：各元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n=12）均＜5%，可見該方法符合規(guī)范要求。

表3 方法精密度

2.5 方法準(zhǔn)確度

方法準(zhǔn)確度是測試結(jié)果與被測量真值之間的一致程度。選取GBW07180和GBW07181按文中所述方法進行測定后與標(biāo)準(zhǔn)值進行對比，結(jié)果見表4。結(jié)果顯示：該方法測得數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值非常接近，準(zhǔn)確度較好，基本滿足分析質(zhì)量要求。

表4 對各個元素的準(zhǔn)確度

3 結(jié)論

本文采用熔融法制樣同時測定鋁土礦中三氧化二鋁、二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂等主次量及痕量元素的含量，通過試驗確立了稱樣0.6g和熔劑6.0g成片率較好，在一熱溫度700℃保溫240s，二熱1150℃保溫240s，熔融1150℃450s，自冷150s條件下制得的樣片穩(wěn)定性較好，各元素重現(xiàn)性、精密度和準(zhǔn)確度都較好，同時該法快速、高效、實用價值高，可用于批量測定鋁土礦樣品中的主次量及痕量元素的含量。