壓片-熒光分析法快速測(cè)量燒結(jié)礦組分

靳曉軍

（天津天鐵冶金集團(tuán)技術(shù)中心，河北涉縣056404)

壓片-熒光分析法快速測(cè)量燒結(jié)礦組分

靳曉軍

（天津天鐵冶金集團(tuán)技術(shù)中心，河北涉縣056404)

采用壓片-熒光分析法測(cè)量燒結(jié)礦組分，對(duì)內(nèi)控樣的化學(xué)定值和標(biāo)準(zhǔn)樣品，繪制出熒光分析曲線，通過壓片制樣、X射線熒光分析燒結(jié)礦中各元素。該方法能夠準(zhǔn)確地分析出燒結(jié)礦成分，提高了工作效率和分析質(zhì)量，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了成本，減少了環(huán)境污染。

X射線熒光儀；內(nèi)控樣；壓片；燒結(jié)礦；組分

1 引言

高爐煉鐵主要原料是燒結(jié)礦和球團(tuán)，而天鐵高爐以燒結(jié)礦為主，因此燒結(jié)礦質(zhì)量檢測(cè)對(duì)于指導(dǎo)高爐生產(chǎn)起到非常重要的作用，品位（TFe含量）高低，CaO、MgO、SiO2、Al2O3等含量多少直接影響到鐵水的產(chǎn)量和質(zhì)量。燒結(jié)礦作為孰料，其形成過程中經(jīng)過了復(fù)雜的物理化學(xué)變化，由于操作方法，操作手段，環(huán)境變化等多方面原因，其礦物組成并不相同，存在明顯的基體效應(yīng)和礦物效應(yīng)。

建立燒結(jié)礦標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，首先要收集滿足需要的高含量樣品、低含量樣品和中間樣品，然后分別用化學(xué)（人工）方法準(zhǔn)確分析其化學(xué)成分，從中篩選出一些比較符合線性關(guān)系的樣品，把這些樣品作為標(biāo)準(zhǔn)樣品連同一些外購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)樣品共同建立一條標(biāo)準(zhǔn)曲線，快速測(cè)量燒結(jié)礦組分。采用化學(xué)分析法分析燒結(jié)礦中各元素，不僅浪費(fèi)試劑，更重要的是周期長(zhǎng)，不能及時(shí)指導(dǎo)高爐生產(chǎn)、無法滿足快速生產(chǎn)的要求。X-射線熒光分析法能提高工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，更能減少人為影響，提高分析質(zhì)量，及時(shí)準(zhǔn)確地分析出燒結(jié)礦成分。天津天鐵冶金集團(tuán)技術(shù)中心引進(jìn)了日本島津MXF-2400熒光分析儀，自投入使用以來，相繼建立了對(duì)進(jìn)廠原料、合金、耐火材料、中間物料等的化學(xué)成分的檢測(cè)，取得了良好效果，現(xiàn)用壓片-熒光分析法快速測(cè)量燒結(jié)礦組分。

2 樣品的制備

2.1 儀器

5 E-PC制樣粉碎機(jī)、YYJ-60-CK型壓片機(jī)。

2.2 樣品制備

采用日常生產(chǎn)出的燒結(jié)礦用化學(xué)方法得到各個(gè)元素的含量數(shù)據(jù)，作為內(nèi)控樣。稱取內(nèi)控樣、日常生產(chǎn)試樣、標(biāo)準(zhǔn)樣品約20 g，通過磨樣機(jī)研磨至120目。使用壓片機(jī)，將試樣放在壓片環(huán)中，在30 t壓力下45 s制成試驗(yàn)用片（簡(jiǎn)稱試片），放到干燥器中待用。X射線熒光分析的樣品的制備方法有兩種，即壓片法和熔片法。熔片法分析精度高，但其成本也高，制樣時(shí)間也長(zhǎng)，不能快速反映生產(chǎn)情況，指導(dǎo)生產(chǎn)。故選取壓片法。內(nèi)控樣、日常生產(chǎn)試樣的選取要盡可能考慮到生產(chǎn)的燒結(jié)礦化學(xué)成分的波動(dòng)范圍。

3 熒光分析

3.1 儀器

MXF-2400型X射線熒光光譜儀。

3.2 繪制工作曲線

從干燥器中取出表1中試片按順序排好，繪制工作曲線。

表1 繪制曲線選用的標(biāo)樣和內(nèi)控樣參數(shù)

3.3 根據(jù)熒光曲線進(jìn)行分析

選用成分含量不同的內(nèi)控樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品，用繪制的熒光曲線進(jìn)行分析，結(jié)果見表2、表3。

X射線熒光分析中，基體效應(yīng)是普遍存在的，是分析誤差的主要原因。燒結(jié)礦中除十元素外都或多或少含有其它元素，即“背景”各不相同。樣品發(fā)射的X射線被樣品的另一元素吸收，以及隨之引起的后元素的熒光被增強(qiáng)，即吸收、增強(qiáng)效應(yīng)。表1中標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)比結(jié)果偏差較大原因就是基體效應(yīng)引起的。而試樣化學(xué)分析和儀器測(cè)量值比較表中所選的燒結(jié)礦試樣與繪制曲線所選的內(nèi)控樣，都是日常生產(chǎn)的燒結(jié)礦，所謂“背景”一致，吸收、增強(qiáng)效應(yīng)可謂系統(tǒng)誤差，在測(cè)量自動(dòng)消除。

3.4 壓片-X射線熒光分析中粒度的影響

粒度也是影響分析結(jié)果的原因之一，X射線熒光分析是基于試片表面的薄層分析。對(duì)于一種物質(zhì)來說，粒度越大，其均勻度就差，均勻度差分析結(jié)果波動(dòng)性就大，為此，設(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)，選用一個(gè)參考樣（內(nèi)控樣C），不斷增加研磨時(shí)間，用X射線熒光分析測(cè)量。經(jīng)此試驗(yàn)表明，將試樣研磨至120目時(shí)，TFe含量結(jié)果基本穩(wěn)定，其它元素的波動(dòng)也在理想范圍內(nèi)，因此試樣和標(biāo)樣的粒度一致性可以有效地消除粒度效應(yīng)帶來的影響。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)準(zhǔn)值和測(cè)量值比較

表3 試樣化學(xué)分析和儀器測(cè)量值比較

不斷增加研磨時(shí)間，粒度將會(huì)越來越小，當(dāng)研磨時(shí)間大于90 s時(shí)，粒度變化很小，如再繼續(xù)研磨，研磨鍋發(fā)熱，導(dǎo)致試樣受熱內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，見表4。

3.5 精密度

表4 同粒度樣品對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果

隨機(jī)選取1個(gè)試樣，分別制成10個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表5。

從表5中各元素的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以看出，本方法具有很好的分析精度。

3.6 準(zhǔn)確度

為驗(yàn)證用內(nèi)控樣和標(biāo)樣共同繪制的熒光曲線進(jìn)行分析的可靠性，用化學(xué)分析進(jìn)行比較，結(jié)果見表6。從表6樣品分析結(jié)果可以看出，本方法分析準(zhǔn)確性能夠滿足生產(chǎn)需要。

表5 精密度分析

表6 準(zhǔn)確度分析

4 討論

壓片-熒光分析法對(duì)燒結(jié)礦中TFe、CaO、MgO、SiO2、Al2O3、S、P、Zn、Ti、Mn元素的分析已經(jīng)能夠滿足連續(xù)生產(chǎn)的需求。

通過一段時(shí)間的跟蹤觀察，壓片-熒光分析法在日常生產(chǎn)中須注意以下幾點(diǎn)：

壓片用的試樣粒度一定要達(dá)到120目。試樣的粒度過大，其TFe測(cè)量值波動(dòng)較大，CaO、SiO2的測(cè)量值也不穩(wěn)定。

制取試片時(shí)應(yīng)將試樣均勻放入壓片環(huán)內(nèi)，若壓制的試片有裂紋，須重新壓制。

試樣分析前，用洗耳球吹去檢查表面沒有壓實(shí)的試樣。

定期與化學(xué)分析結(jié)果對(duì)照，出現(xiàn)偏差較大時(shí)，需對(duì)工作曲線進(jìn)行矯正。

5 結(jié)論

采用壓片-X射線熒光分析法，測(cè)定燒結(jié)礦中組分含量，已經(jīng)在不同實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行再現(xiàn)性試驗(yàn)驗(yàn)證，重復(fù)性和再現(xiàn)性都非常滿意，在我廠化驗(yàn)室得到普及應(yīng)用。用此方法代替化學(xué)分析，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了成本，提高了效率，有效地減少了環(huán)境污染。

Fast Measurement of Sinter Ore Component with Pressing Disc-Fluorescence Analysis Method

JIN Xiao-jun
(Technology Center of Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

Pressing disc-fluorescence analysis method was adopted to measure the components in sinter ore.Fluorescence analyzing curve was plotted for the chemical constant value of internally controlled sample and standard sample and all elements in sinter ore were analyzed by pressing disc and sample preparation and X-ray fluorescence analysis.This method could accurately analyze sinter ore components,improve working efficiency and analysis quality,alleviate working strength,save cost and reduce environmental pollution.

X-ray fluorescence analyzer;internally controlled sample;pressing disc;sinter ore;component

10.3969/j.issn.1006-110X.2015.06.016

2015-08-15

2015-09-10

靳曉軍（1983—），男，主要從事質(zhì)監(jiān)方面的研究工作。