粉末壓片-X射線熒光光譜法測定銅冶煉爐前各種爐渣、冰銅中5種組分

趙雅卿 曹云霞

（華鼎銅業(yè)發(fā)展有限公司檢測中心，內(nèi)蒙古包頭014010）

粉末壓片-X射線熒光光譜法測定銅冶煉爐前各種爐渣、冰銅中5種組分

趙雅卿 曹云霞

（華鼎銅業(yè)發(fā)展有限公司檢測中心，內(nèi)蒙古包頭014010）

應(yīng)用X熒光光譜儀結(jié)合壓片法制樣快速測定銅冶煉中爐前的爐渣和冰銅中的銅、鐵、二氧化硅、氧化鈣及冰銅中各組分的分析。利用手工分析制備質(zhì)控樣品作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)繪制工作曲線，解決了爐前樣品沒有標(biāo)準(zhǔn)樣品的問題。對爐前分析樣品基體不穩(wěn)定帶來的背景干擾，采用手工分析對照，不斷調(diào)整工作曲線進(jìn)行對照校正，通過質(zhì)控管理能夠滿足生產(chǎn)指標(biāo)控制的要求。分析結(jié)果表明，方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.01%～0.28%，測定結(jié)果與通用的容量法分析結(jié)果對比，結(jié)果基本一致。

X射線熒光光譜；多組分；銅冶煉富氧底吹爐前；快速分析

0 前言

有色冶煉行業(yè)爐前分析的快速測定，對生產(chǎn)指導(dǎo)起著非常重要的作用，對爐渣成分的控制就是對爐內(nèi)各相平衡的控制。

近年來，X射線熒光光譜儀已成為眾多實驗室及工業(yè)部門不可或缺的儀器設(shè)備，X射線熒光光譜分析技術(shù)在各領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。同樣，X射線熒光光譜法在有色冶煉行業(yè)的檢測中和生產(chǎn)控制中占有很重要的位置［1－4］。有色行業(yè)一般都用3.6kW以上的大熒光，耗材多，維護(hù)成本高，投入資金高。實驗采用小熒光檢測的準(zhǔn)確度和常規(guī)檢測的準(zhǔn)確度的對比，用于實際樣品分析，分析結(jié)果與實驗室內(nèi)其它分析方法的結(jié)果相吻合，能夠滿足爐前多種組分同時快速分析的要求。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作條件

ARL OPTZM’X X射線熒光光譜儀（賽默飛世爾科技公司）；YYJ-40點(diǎn)動壓片機(jī)（長春科光機(jī)電有限公司）；研磨機(jī)。

X射線熒光光譜儀的主要儀器參數(shù)為：Pd-靶X射線光管（50W）；電壓10～50kV；電流0.15～1.2mA；配備LiF200，PET和TAP 3種分析晶體；光欄直徑30mm；13轉(zhuǎn)塔樣品室。X射線熒光光譜儀的其余測定條件見表1。

表1 X射線熒光光譜儀測量條件Table 1 Working conditions of X-ray fluorescence spectrometer

1.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品及各組分的含量范圍

對于粉末壓片制樣法，粒度、礦物和基體效應(yīng)是造成分析誤差的主要因素，為了消除這些影響因素，采用已知含量的樣品（容量分析法所得的結(jié)果，其含量范圍見表2）制定標(biāo)準(zhǔn)曲線。同一種物資制定一條標(biāo)準(zhǔn)曲線，車間工藝條件改變或入爐料的成分發(fā)生改變時，及時用容量法分析對照，及時調(diào)整工作曲線，從而發(fā)揮X熒光光譜法的快速方便的特點(diǎn)。

表2 樣品中各組分的含量范圍Table 2 Testing ranges of the each component /%

1.3 樣品制備

粉末壓片制樣法主要分三步：干燥和焙燒；混合和研磨；壓片。有粉末直接壓片、粉末稀釋壓片、用黏結(jié)劑襯底和鑲邊等方法。

不同的樣品在經(jīng)過研磨機(jī)研磨、過篩后，在特定的溫度、時間下進(jìn)行烘干，結(jié)合樣品的各種物化性質(zhì)，選用硼酸作為黏結(jié)劑襯底鑲邊，采用臺式手動壓片機(jī)壓片制樣。

以冰銅為例：在高溫底吹爐取樣后（省去烘焙過程），經(jīng)研磨機(jī)研磨90s后，過80μm篩，然后用硼酸鑲邊墊底，壓片制樣后，裝入樣品盒中待測，剩余樣品留作副樣。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品研磨時間

由于待測組分的X射線熒光強(qiáng)度受粒度效應(yīng)的影響比較突出，實驗重點(diǎn)考察了粒度效應(yīng)對Cu，S，F(xiàn)e，SiO2，CaO和Pb等組分的熒光強(qiáng)度的影響。

稱40g預(yù)先粗碎的試樣多份，分別研磨30，60，90和120s，壓片后在相同儀器條件下測定其X射線熒光強(qiáng)度，結(jié)果見表3。從表3中數(shù)據(jù)可以看出，試樣研磨90s后各元素的熒光強(qiáng)度趨于穩(wěn)定，為保證各樣品的制備效果，實驗選定研磨時間為90s。

2.2 制樣壓力的選擇

在X射線熒光光譜分析中，一般情況下隨著壓力的增大，樣品的熒光強(qiáng)度隨之增大，但也有一些特殊的、組成復(fù)雜的樣品，由于某些元素吸收或增強(qiáng)的效應(yīng)，發(fā)生強(qiáng)度起伏的情況。所以對于不同的粉末樣品受制樣壓力影響的情況，應(yīng)針對樣品進(jìn)行研磨時間和制樣壓力的實驗，確定具體的制樣條件。

從表4可得出，當(dāng)壓力小于5MPa時，樣片基本不能成型，易造成樣片面疏松或樣面鋸齒斷裂，當(dāng)壓力在10MPa以上時強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。但當(dāng)壓力過高時，易造成樣片斷裂。故實驗的壓樣壓力控制在15MPa。

表3 不同研磨時間對熒光強(qiáng)度的影響Table 3 Effect of different milling time on fluorescence intensity /%

表4 壓力條件實驗Table 4 Tests of pressure condition

2.3 保壓時間選擇

在壓片過程中，粉末壓片機(jī)的保壓時間也是造成其強(qiáng)度變化的一個重要因素，故進(jìn)行了保壓時間條件實驗，以冰銅為例，結(jié)果見表5。

表5 保壓條件實驗結(jié)果Table 5 Analytical results of holding pressure conditions/%

從表5可得出，當(dāng)保壓時間超過25s后，樣片的強(qiáng)度基本趨于穩(wěn)定，故選擇保壓時間為30s。

根據(jù)以上實驗結(jié)果，實驗的制樣條件為：在高溫爐內(nèi)取樣后，樣品研磨90s后，冷卻至室溫后迅速壓片，壓片條件為15MPa壓力下保壓時間30s，即壓片即測定。

2.4 方法的準(zhǔn)確度與精準(zhǔn)度實驗

為了驗證方法的可靠性，采用冰銅中碘量法測定銅量的方法所得到的銅含量、以及重鉻酸鉀滴定法測定冰銅中的鐵含量、還有氟硅酸鉀滴定法測定冰銅中的二氧化硅的含量、燃燒中和法測定S量的分析所得的結(jié)果與X射線熒光光譜法所測定的結(jié)果作比較，考察分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，結(jié)果見表6。同時，為了驗證方法的穩(wěn)定性，對同一種底冰樣品進(jìn)行9次測定，所得結(jié)果見表7。

從表6表7可知，本分析方法分析結(jié)果與化學(xué)分析方法相吻合，相對誤差較小，控制在爐渣中各組分質(zhì)量允許的范圍之內(nèi)，并且相對誤差小，由此可以利用本方法方便、快捷的特點(diǎn)測定各組分的含量。

表6 分析結(jié)果對照表Table 6 Comparisons of analytical results /%

表7 精密度實驗Table 7 Precision tests of the method（n＝9） %

3 結(jié)語

X射線熒光光譜法測試爐渣中底渣、冰銅、轉(zhuǎn)渣的含量，分析準(zhǔn)確度滿足生產(chǎn)控制要求，測試結(jié)果和化學(xué)分析法所得結(jié)果吻合較好，能夠滿足爐前多種組分同時快速分析的要求。

［1］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)（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2013，3（3）：1-7.

［2］吳增升，劉志民.X射線熒光光譜法分析鎂砂中的主次成分［J］.中國無機(jī)分析化學(xué)（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2014，4（4）：37-38.

［3］李強(qiáng)；張學(xué)華 .粉末壓片-X射線熒光光譜法快速分析多金屬結(jié)核和富鈷結(jié)殼中22種組分［J］.冶金分析（Metallurgical Analysis），2014，34（1）：28-33.

［4］耿昭，張亞平.X射線熒光光譜法分析電解質(zhì)中氧化鋁［J］.中國無機(jī)分析化學(xué)（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2013，3（增刊）：43-45.

Determination of 5Components in Slag and Matte by X-ray Fluorescence Spectrophotometer

ZHAO Yaqin，CAO Yunxia
（Inspection Center Huading Copper Industry Development Co.Ltd，Baotou，Inner Mongolia 014010，China）

The method of pressed pellet sample to determine copper，iron，silicon dioxide，calcium oxide and other components in slag and matte was established by using X-ray fluorescence spectrophotometey.A homemade material was used as a reference for calibration，and it also solved the problem of no standard reference material for these five components analysis in slag and matte.Matrix interference was corrected by using the comparison of the analytical results for manual working curve，and the method could meet the requirement of practical production by quality management.The results showed that the relative standard deviation（RSD）was 0.01%～0.28%.The analytical result for each component by this method is in good agreement with that by volumetric analysis method.

X-ray fluorescence spectrophotometer；multi-components，rich oxygen bottom copper smelting furnace；quick analysis

O657.34；TH744.16

：A

：2095-1035（2015）02-0056-03

2014-11-19

：2015-03-09

趙雅卿，女，工程師，主要從事礦物有色冶煉產(chǎn)品分析研究。E-mail：1214623325＠qq.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.02.013