XRF便攜式分析儀快速測定鎢渣中三氧化鎢的含量

吳遠嬋

（湖南新田嶺鎢業(yè)有限公司，郴州，453000）

我國鎢冶煉行業(yè)生產工藝按照不同的鎢精礦種類主要包括氫氧化鈉的高壓浸出、蘇打燒結—水浸和鹽酸分解—氨浸等傳統(tǒng)工藝，而鎢冶煉過程中產生的鎢渣量較大，三氧化鎢品位在0.3%-5%以內，如何快速測定鎢渣中的三氧化鎢含量，及時調整工藝，充分提高資源利用率，成為較為迫切的問題。目前鎢渣中測定三氧化鎢需要對鎢渣混合液進行清洗，干過濾，烘干，研磨等樣品前處理操作，再進行硫氰酸鹽比色法測定，全過程耗時約為3小時。本法實驗了便攜式XRF熒光分析儀測定鎢渣過程中三氧化鎢含量，樣品前處理只需對鎢渣溶液進行干過濾，裝袋就可以直接在儀器上進行無損測定，時長僅0.5小時。連續(xù)的、大規(guī)模的生產過程，時間就是效益，該方法雖然不能達到ppm的水平，但可以控制一個有實際意義的范圍，使生產監(jiān)控和質量的控制更加高效，是一把現(xiàn)場快檢的利器。

XRF最早由國外研發(fā)用于火星表面物質探測的“微型X射線儀”，之后轉入民用，現(xiàn)已經被廣泛應用于地質、采礦、再生資源金屬等各種不同領域的日常分析，其主要元件為X光管、探測器、CPU以及存儲器。[1-3]其基本原理為當X射線發(fā)生器或放射性同位素源放出的X射線與樣品中元素的原子相互作用，逐出原子內層電子，當外層電子補充內層電子時，會放射該原子所固有能量的X射線一特征X射線，根據(jù)特征X射線強度大小，進行定量分析。[4-6]本法把它的應用進行了延伸擴展，應用在鎢冶煉過程中三氧化鎢的過程檢測中。

1 試驗與方法

1.1 試驗儀器

美國Innov-X（伊諾斯）第三代系列便攜式礦石分析儀

1.2 樣品預處理

取鎢冶煉廠冶煉過工藝過程的混合液進行真空抽濾，選取濾紙上的沉淀物放入100mL的坩堝中，微波爐加熱5分鐘，取出研磨混勻。儀器測定有穿透性，常用有塑料PE自封袋裝樣測定、薄模杯裝樣測定和壓片測定。光照到樣品表面有一定的吸收性和散射性，從樣品致密性和均勻度來說，壓片測定準確性最高。射線照射路徑與待測物表面相關，所以測定時要確保測試面充分壓實和平整。本法考慮到縮減檢測時間，選取了薄膜透明樣品袋裝袋測定。不同的塑料PE自封袋測定對測定結果有影響，分別選取了偏薄、中薄、常規(guī)、偏厚、中厚、加厚、特厚7種規(guī)格進行測定。袋子越薄，準確性越高，因此該法從縮短分析時間和成本考慮，選取中薄以下進行裝袋測定。

2 試驗方法

2.1 測定模式的選擇

儀器內置自帶扣除背景干擾功能，根據(jù)樣品背景不同采取不同的測定模式，儀器提供土壤模式和礦石模式進行選擇。選取6個用化學方法測定有已知結果的樣品，結果值在0.2%～5%以內，再用XRF進行儀器檢測對照。進入儀器操作界面，分別選擇土壤模式和礦石模式進行測定，測定結果如表1所示。測定結果與化學方法對照后，說明本文測定的樣品背景模式與土壤模式更加接近，固選擇土壤模式為最佳測定模式。

表1 測定模式的選擇

2.2 渣料粒度、均勻度、測量次數(shù)的選擇

一般來說，樣品處理得越好，則測量精度就會越高，測量結果越可靠。在實際使用過程中，我們應該盡量對被測量樣品進行必要的物理處理。鎢冶煉渣粒度都在48微米以內，完全滿足XRF熒光分析儀照射2毫米以內要求，不需要對粒度再進行打磨。因此我們只需對混合液進行真空抽濾，選取濾紙上的沉淀物進入100mL的坩堝中，放入微波爐加熱5分鐘，取出混勻，取5g裝入塑料PE自封袋待測。儀器測量以射線照射范圍為測定范圍，為提高檢測準確性，盡可能多次測量，取均值。

2.3 工作曲線的建立

XRF熒光分析儀從根本上來說是一種相對測量儀器，需要建立跟待測樣品同樣背景的特定檢測范圍標準曲線，得出大量數(shù)據(jù)后對工作曲線進行擬合，原則上是數(shù)據(jù)越多，準確度越高。本文測定從0.2%至5%范圍內的已知樣品50個，選取土壤模式進行測定，根據(jù)測定結果建立擬合工作曲線。得出方程為Y=1.0099X，R2=0.9946，工作曲線滿足要求。為了確保樣品準確度，可以對不同含量梯度做不同的曲線，越細越好，測定已知結果范圍的樣品，可以針對性的找到測定范圍內的曲線，準確性得到更高保障。另外，工作曲線必須定期校正，測定樣品時可以每次帶標準樣品進行期間核查。

圖1 工作曲線的建立

2.4 樣品的測定和精密度試驗

從生產流程中隨機抽取三個鎢冶煉鎢渣混合液100mL，按樣品預處理1.2進行操作，裝袋，選擇土壤模式，調用2.3所得工作曲線進行測量，測量結果并與化學方法測定結果作為標準值進行對比。其結果如表2。

2.5 加標回收試驗

準確稱取樣品結果為1.5%的三份樣品各5g（即本地三氧化鎢含量為0.075g），分別準確加入0.020g，0.040g，0.060g三氧化鎢標準物質，進行充分研磨混勻，對樣品進行加標回收試驗，其加標回收率如下表。由表可知，樣品加標回收率為97.8%～101.5%，說明該方法具有較高的準確度，符合生產快速方法使用需求。

表3 加標回收試驗

3 結語

實驗了XRF便攜式分析儀快速測定鎢渣中三氧化鎢含量的測量方法，能為車間提供快速的黃金數(shù)據(jù)。該方法綜合成本低，檢驗速度快、環(huán)保、線性范圍良好、加標回收率高等優(yōu)勢，可以滿足鎢冶煉工藝過程中鎢渣的快速測定要求，能創(chuàng)造較大的經濟效益和社會效益。