粉末壓片－能量色散X射線熒光光譜法測定基夫賽特直接煉鉛爐渣中的主要組分

王軍學(xué)

（株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司 質(zhì)量保證部分析中心，湖南 株洲412004）

0 前言

X－射線熒光光譜法作為一門廣泛應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)室分析技術(shù)已為人們所熟悉，它能對各種形式的樣品（固、液、氣、泥漿等）進(jìn)行直接、快速、多元素分析，分析濃度范圍廣，分析成本低，具有獨(dú)特的特點(diǎn)。近年來，這種分析技術(shù)開始走出化驗(yàn)室，走向生產(chǎn)現(xiàn)場，在流程控制中發(fā)揮出積極的作用［1］。其中以放射源激發(fā)、Si－PIN或SDD作為探測器的能量色散X射線熒光光譜儀由于其分辨率高、占地空間小、價格相對便宜，是一種越來越被廣泛應(yīng)用的分析儀器，目前在冶金、地質(zhì)礦山、石油化工、水泥生產(chǎn)、宇宙探測等領(lǐng)域的現(xiàn)場分析和過程控制分析中發(fā)揮著重要的作用［2－6］?；蛸愄刂苯訜掋U是目前煉鉛技術(shù)比較成熟及環(huán)境污染較小的冶煉方法，適合現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展趨勢。該項(xiàng)目中的主要產(chǎn)品爐渣中的各主要組分檢測結(jié)果是衡量冶煉過程控制是否達(dá)標(biāo)的主要依據(jù)。通過自制校準(zhǔn)樣品，直接粉末壓片在布魯克S2 RANGER EDX光譜儀建立了各主要組分的工作曲線，檢測結(jié)果令人滿意，快速準(zhǔn)確地滿足了生產(chǎn)的要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及材料

S2RANGER EDX光譜儀（德國布魯克公司，Pd靶 X 射線管，50W）：S2RANGER SPECTRAEDX分析軟件。

5E－PC1×100制樣粉碎機(jī)（長沙開元儀器有限公司），YYJ－50壓樣機(jī)（長春科光機(jī)電有限公司）。

硼酸（分析純），實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。

1.2 校準(zhǔn)樣品的制備及定值

在已有各元素分析結(jié)果的生產(chǎn)樣品中，按不同含量梯度選取不少于20個樣品，經(jīng)過重新研磨粉碎使其過（0.075mm）篩，在驗(yàn)證樣品的均勻性后，對各元素重新分別采用化學(xué)滴定法、原子吸收光譜法、重量法對相應(yīng)元素進(jìn)行多次定值，得到至少6個標(biāo)準(zhǔn)值，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后得到各樣品中各元素的標(biāo)準(zhǔn)值。真空包裝保存。

1.3 粉末壓片

稱取10g樣品，以硼酸鑲邊墊底，用壓樣機(jī)在300kPa的壓力定時20s進(jìn)行壓片，要求制成的樣片已壓緊、表面平整、無裂痕。吹掃樣片表面灰塵后，此樣片（內(nèi)徑32mm，外徑40mm）可用來進(jìn)行分析。

1.4 儀器測量條件

根據(jù)樣品中各元素性質(zhì)和含量高低，并結(jié)合儀器性能，設(shè)定測定條件如表1。

表1 儀器測量條件

1.5 校準(zhǔn)曲線繪制

將定值好的20個校準(zhǔn)樣品各元素的含量登記到標(biāo)樣表中，在設(shè)定儀器測量條件下分別測定各個標(biāo)準(zhǔn)樣品，得到各元素強(qiáng)度值，然后按式（1）進(jìn)行回歸，求出校準(zhǔn)曲線的斜率、截距和譜線重疊校正系數(shù)，用隨機(jī)分析軟件SPECTRAEDX中的可變理論α系數(shù)法進(jìn)行基體效應(yīng)校正：

式中：Ci和Cj分別為測量元素和影響元素的濃度 ；S和b分別為校準(zhǔn)曲線的斜率和截距；Ii為測量元素的X射線熒光強(qiáng)度；βij為譜線重疊校正系數(shù)；Ik為重疊譜線的理論計算強(qiáng)度；αij為影響元素對測量元素的可變理論系數(shù)。

通過以上工作，使校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)偏差大大提高，滿足分析測定要求。表2為各元素校準(zhǔn)曲線繪制情況。

表2 各元素校準(zhǔn)曲線情況

1.6 樣品測量

將生產(chǎn)樣品按校準(zhǔn)樣品制備要求制成樣片，根據(jù)新建的測定方法進(jìn)行測定，大約10min，各元素的分析結(jié)果將自動顯示出來。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品粒度影響

對粒度為0.120，0.08，0.075mm 的同一樣品分別進(jìn)行分析，0.075mm的樣品的均勻度和分析結(jié)果滿足分析要求，本試驗(yàn)選取樣品粒度為0.075mm。稱取約50g樣品，在振蕩磨中研磨6min，可使樣品全部達(dá)到0.075mm。

2.2 壓片壓力的影響

將樣品分別采取250，300，350kPa壓力壓片，實(shí)驗(yàn)表明壓力為300，350kPa時，無需添加粘結(jié)劑，樣品成片情況良好，分析結(jié)果穩(wěn)定準(zhǔn)確，本方法選取300kPa壓力。

2.3 保壓時間的影響

實(shí)驗(yàn)表明，保壓時間在15，20，30s時對分析結(jié)果無明顯影響，本實(shí)驗(yàn)選取保壓時間20s。

2.4 儀器穩(wěn)定性考核

在一天內(nèi)將同一樣片重復(fù)測定5次，考核儀器短期穩(wěn)定性；將此樣片在一周內(nèi)每天測定一次，考核儀器長期穩(wěn)定性；考核數(shù)據(jù)見表3和表4。

表3 短期穩(wěn)定性考核數(shù)據(jù)（n＝5） ／%

表4 長期穩(wěn)定性考核數(shù)據(jù) ／%

從表3、表4可以看出，該儀器性能穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)要求。

2.5 方法精密度

取一生產(chǎn)樣，在相同壓餅條件下，壓5次餅進(jìn)行測定，統(tǒng)計見表5。

表5 精密度考核 ／%

2.6 分析結(jié)果對照

在一段時間內(nèi)，我們從生產(chǎn)樣品中抽取部分樣品對各元素采取熒光光譜法分析和化學(xué)分析同時比對分析結(jié)果，部分?jǐn)?shù)據(jù)如表6所示。

表6 分析結(jié)果對照 ／%

3 結(jié)語

通過精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)考核，并從快速指導(dǎo)生產(chǎn)的要求出發(fā)，本實(shí)驗(yàn)取得了令人滿意的結(jié)果。通過對儀器進(jìn)行定期銅片校正，對方法進(jìn)行不定期的漂移校正，本方法實(shí)現(xiàn)了基夫賽特直接煉鉛爐渣中Zn，F(xiàn)e，Pb，Cu，SiO2，CaO 等元素的準(zhǔn)確快速測定，滿足了生產(chǎn)控制的需要。

［1］陳永欣，唐夢奇，黎香榮，等.X射線熒光光譜法同時測定富錳渣中主次組分［J］.中國無機(jī)分析化學(xué)，2012，2（4）：39－42，46.

［2］章連香，符斌.X－射線熒光光譜分析技術(shù)的發(fā)展［J］.中國無機(jī)分析化學(xué)，2013，3（3）：1－7.

［3］王斌.偏振能量色散X射線熒光光譜法測定煉鋼污泥中的化學(xué)成分［J］.中國無機(jī)分析化學(xué)，2012，2（1）：61－63.

［4］王玉紅，姚桂蓮.X射線熒光分析法在地質(zhì)分析領(lǐng)域應(yīng)用新進(jìn)展［J］.西部探礦工程，2008（6）：128－130.

［5］王毅民，王曉紅 .我國地質(zhì)分析中X射線光譜技術(shù)的回顧與展望［J］.巖礦測試，2000，19（4）：275－276.

［6］卓尚軍 .X射線熒光光譜分析［J］.分析試驗(yàn)室，2009，28（7）：112－114.