熒光光譜法在分析冶金石灰中的應用

楊宗強（天津天鐵冶金集團有限公司技術中心，河北涉縣056404）

熒光光譜法在分析冶金石灰中的應用

楊宗強（天津天鐵冶金集團有限公司技術中心，河北涉縣056404）

介紹了熒光光譜法分析冶金石灰工作曲線的制作，試驗了試樣粒度、壓片壓力、壓片的保壓時間對分析結果的影響，得出了最佳的分析條件。用該方法分析結果準確、快速，分析成本低，滿足了降成本、快速生產的需要。

熒光光譜法冶金石灰壓片法試驗比對

1 前言

隨著煉鋼產能的不斷擴大，冶金石灰的消耗量也隨之大幅增加，如何準確、快速、及時地分析冶金石灰中的CaO、MgO、SiO2、S等成分，更好地服務于轉爐吹煉品種鋼開發(fā)及降低鋼鐵料消耗等要求已成為關鍵。通常情況下，冶金石灰成分分析分為化學法分析、熔樣法X射線熒光光譜法、壓片法三種。用化學方法分析冶金石灰，分析過程操作步驟多，分析流程長，分析時間長，分析的偶然誤差和人為誤差較大。

用熔樣法X射線熒光光譜儀分析冶金石灰中CaO、MgO、SiO2的含量避免了粒度和基體效用的影響，分析精度高，人為誤差小，分析結果非常準確，但無法分析S元素，因熔樣溫度高（1 050℃），熔樣過程中S元素分解揮發(fā)，使得S元素分析結果不準確，S元素還要單獨用碳硫儀分析，碳硫儀分析S元素分析結果準確，人為誤差小。完成以上分析過程，需要用到四硼酸鋰、碳酸鋰、鎢助熔劑、純鐵助熔劑、瓷坩堝等。分析上述四種成分，大約需要30元/試樣，分析的成本非常高。

冶金石灰是經過高溫燒制的，有一定的粘性，容易壓片。用壓片法分析冶金石灰，同時分析Ca0、Mg0、SiO2、S的含量，分析過程只需要一個壓片環(huán)，每個壓片環(huán)大約0.3元，與熔樣法對比，這樣將節(jié)省一大筆消耗。如果能消除粒度、基體的影響，分析結果準確，能夠滿足生產需求，這個試驗是值得推廣的。

2 試驗條件

2.1 儀器條件

長春科光機電有限公司的ZM-D型震動研磨機，磨樣時間：130 s，試樣粒度：大于200目；長春科光機電有限公司的YYJ-60型粉末壓樣機，壓片時間：60 s（保壓時間為50 s）；壓片壓力：35 MPa。

2.2 測量條件

日本理學X射線熒光光譜儀SMX-12，鐒靶X射線管,功率為3.0 kW，管電壓50 kV，管電流50 mA；全部采用樣品自旋方式，在真空狀態(tài)下測定，其它測量條件見表1。

表1 測量條件

3 試驗過程

3.1 試驗方法

首先用破碎機破碎冶金石灰試樣，取30~50 g放入鋼缽中，在鋼圈內、外各加入一滴酒精（為了防止沾鍋，縮短研磨時間），研磨130 s；將壓片壓力設定為35 MPa，壓片時間設定為60 s，取約5 g（以填滿PVC環(huán)為準）試樣壓片；將樣片放到試樣盒里，選擇冶金石灰分析組，進行分析。

3.2 試驗參數的選擇

3.2.1 粒度的選擇

把同一批冶金石灰試樣破碎（粒度小于10 mm），縮分成8份，取其中的5份分別研磨至粒度為120目、160目、180目、200目及240目進行壓片、分析。分析結果見表2。

表2 不同粒度的樣品各元素熒光強度

經過對數十批樣品運用同樣的方法進行分析，當粒度小于200目時，熒光強度值都不很穩(wěn)定，粒度大于200目時，熒光強度值都很穩(wěn)定，結果類似上述情況。由此可以看出粒度大于200目，粒度的影響就可基本消除。故選定試樣粒度為大于200目。

3.2.2磨樣時間的選擇

將冶金石灰試樣破碎（粒度小于10 mm），取相同量（50 g）的試樣，加入兩滴酒精，在研磨機上分別研磨80 s、100 s、120 s、140 s、150 s、180 s，過200目篩。試驗結果表明，當樣磨時間為100 s時，95%的試樣通過200目篩，研磨時間為120 s，試樣全部都能通過200目篩。為了確保試樣粒度大于200目，同時也為了便于操作，實際工作中不過篩，故選定試樣研磨時間為130 s。

3.2.3 壓片時間和壓力的選擇

對同一樣品，壓片壓力為35 MPa時，對不同壓片時間的壓片效果進行了對比，當壓片時間為50 s時，樣片已經很結實，實測熒光強度很穩(wěn)定，但為了保險起見，壓片時間定為60 s（保壓時間為50 s）。

用同一種樣品壓力分別為20 MPa、25 MPa、30 MPa、35 MPa、40 MPa、45 MPa進行壓片、分析，分析結果見表3。

表3 不同壓力樣品各元素熒光強度

經過對數十種樣品運用同樣的方法進行分析，壓樣時間為60 s（保壓時間為50 s），結果類似上述情況。由此可以看出壓力為30 MPa時，熒光強度已經比較穩(wěn)定，壓力的影響基本可以消除，但為了保險起見，故將壓片壓力定為35 MPa。

3.2.4 建立工作曲線

標樣的制備：第一步將選定好的標樣放在烘箱（105℃～110℃）中烘1.5 h，將瓷舟在馬弗爐（500℃）中燒1 h，取出后放入干燥器中冷卻備用。第二步稱取10 g標樣放入灼燒好的瓷舟中，放入馬弗爐（960℃）中灼燒2 h。第三步取出瓷舟立即放入干燥器中冷卻至室溫稱量，計算燒失量，進而計算灼燒后標樣各成分的含量。

表4 反側分析/%

工作曲線的制作：第一步取約5 g放入PVC環(huán)中壓制成直徑為40 mm的樣片。第二步設置各種測量條件，輸入標樣成分的含量。第三步測各標樣的熒光強度，存入計算機。第四步進行曲線回歸。

曲線均采用一次曲線，各元素的測量范圍是：CaO:69.46%～96.47%；MgO:0.74%～10.99%；SiO2:0.46～3.64%；S:0.019%～0.200%。各元素線性的相關系數為：CaO:0.99981；MgO:0.99995；SiO2:0.99985；S:0.99934。

4 結果與討論

4.1 返測結果

線性回歸后對各標樣進行了返測，返測結果見表4。

從返測結果看，各標樣對應的各元素標準含量與反測結果的誤差在國標允許的誤差范圍之內。

4.2 精密度和準確度

4.2.1 精密度

將同一樣品壓片11次，測定結果見表5。

表5 精度試驗結果（n=11）/%

4.2.2 準確度

選取各種含量范圍的樣品進行測定，與熔樣法進行比較，測定結果見表6。

表6 樣品對比分析結果/%

從表6中可以看出兩種方法的最大偏差：CaO最大差值為0.40%，MgO的最大差值為0.09%，SiO2的最大差值為0.05%，S的最大差值為0.005%。按照國標的要求CaO含量大于70%時CaO的最大允許差為0.60%，MgO含量小于5%時MgO的最大允許差為0.15%，SiO2含量小于2%時SiO2的最大允許差為0.07%，SiO2含量為2%～4%時SiO2的最大允許差為0.10%，S含量小于0.100%時S的最大允許差為0.006%，S含量為0.100%～0.250%時S的最大允許差為0.012%。從試驗結果看，誤差在國標允許誤差范圍之內。

壓片法是一種非常成熟、有效、實用的分析方法，消除了粒度、基體的影響，測定結果準確。本法經過較長時間與熔樣法對比實驗，測定結果比對得較好。

5 結論

本方法適用于冶金石灰的分析，其主元素CaO含量范圍為70%～95%。分析條件為：磨樣時間為130 s，粒度達到200目以上，壓片壓力為35 MPa，壓片時間為60 s。工作曲線的線性較好，返測各曲線標樣，誤差都在國標允許范圍之內。本法分析結果與熔樣法分析結果長期進行比對，偏差都在允許的誤差范圍之內，分析結果能夠滿足生產的需要，同時又能降低分析成本，是一種比較實用、節(jié)能的分析方法，值得推廣。

（收稿2010－03－20責編崔建華）

Application of Fluorescence Spectrometry at Lime Analysis

Yang Zongqiang

The author introduces the working curve plotting of lime in metallurgical application by Fluorescence spectrometry method,tests the influence of sample size,pressed disc pressure and pressure holding time of the pressed disc on the analysis results and obtains the best analysis conditions.The method gives accurate results with fast speed and low analysis cost,meeting the production requirement on low cost and fast production.

Fluorescence spectrometry,lime for metallurgical application,pressed disc method,test,comparison

楊宗強，男，2001年7月畢業(yè)于安徽工業(yè)大學化工工藝（精細化工）專業(yè)，工程師，現在天津天鐵集團技術中心工作。