X-射線熒光光譜法測定鋁質耐火材料中主次成分

沈菲 周遠祥（河鋼承鋼檢驗檢測中心，河北承德）

X-射線熒光光譜法測定鋁質耐火材料中主次成分

沈菲 周遠祥（河鋼承鋼檢驗檢測中心，河北承德）

利用X-射線熒光光譜法對鋁質耐火材料中的主要與次要成分進行測定與分析，包括了Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、P2O5等成分，并添加純試劑合成標準樣本，制作曲線，并通過對分析結果的準確度測定，發現該方法能夠有效測定耐火材料以及相關制品的主次成分。

X-射線熒光光譜法；耐火材料；主次成分；熔融制樣

耐火材料與相關制品是冶煉行業不可或缺的內容，耐火材料的性能與質量決定了生產效益，而耐火材料的質量控制需要進行加強組分的測定與分析。鋁質耐火材料的組分測定分析技術通常用化學分析法，依賴于特定的化學反應及其計量關系來對物質進行分析的方法。這種方法具有操作復雜、測定時間較長、分析誤差較大等弊端，利用X-射線熒光光譜法進行測定更具高效性。主要通過熔融制樣、基體效應校正等試驗確定鋁質耐火材料各組分的可行性[1]。

1 實驗部分

1.1 儀器與條件

采用瑞士ARL X-射線光譜儀，射線管管壓50kV，管流50mA，真空光路。氣體流量40mL/min。

1.2 試劑

包括純試劑Li2CO3、H3BO3、NH4I，以及惰性氣體混合氣體，體積分數10%的CH4。

1.3 標樣

根據試樣品種選取國家標準物質，加入純Al2O3試劑，人工合成標樣。

1.4 樣品處理

稱取定量H3BO3、LiCO3、NH4I放入鉑黃坩堝中，充分攪拌，并進行1100℃高溫爐處理，熔融5min左右之后取出。充分搖勻坩堝，讓熔珠滴入镕融物中，完全混勻。再進行1-2min熔融處理，并將熔融物倒入模板中定型，之后再熔融1.5min，取出后冷卻處理，支撐表面光滑整潔的玻璃樣片，貼標待測。

1.5 工作曲線建立與樣品分析

將標準樣品按照1:4的比例制成玻璃樣片，并按照1:1的條件進行測量。根據熒光強度與質量分數分別進行一次與分段回歸計算，將工作曲線保存，等待分析試樣使用。根據工作曲線以及基本校正系數計算結果。

2 結果與分析

2.1 溶劑與稀釋比

X-射線熒光儀光譜法制樣主要包括熔融與壓片兩種形式，熔融能夠降低控制效應的影響，稀釋可以消除基體的吸收效應，相比較壓片方法更具有高效性。因此本文采用熔融方法進行樣品的制備，鑒于鋁質耐火材料熔點較高，為有效制備高品質樣品，在選擇熔劑與稀釋比上進行了比較試驗。

首先為了保證試樣與熔劑能夠在高溫熔融狀態形成共融性玻璃樣品，通常可以選用Li2B4O7、LiBO2、LiF組合熔劑，鑒于Li2B4O7成本相對較高，本文選用H3BO3與Li2CO3組合熔劑。

熔劑比例的選擇上，根據H3BO3高溫下分解并與Li2CO3反應方程式來看，CO2的生成有利于試樣的均勻混合。理論計算可得兩者質量比例為5:3，能夠形成Li2B4O7，然而這種比例下的熔劑與試樣在高溫熔融狀態下并不利于形成高品質的玻璃樣品，表現在玻璃體失去透明性，且不均勻。實驗表明，采用質量比6:1能夠有效形成低熔點共熔混合物。稀釋比選擇為1:10，該比例下的制樣均勻性要明顯由于其他比例的稀釋比。此外，H3BO3與Li2CO3質量比越大，則形成的玻璃樣品質量越好，綜合考慮熒光強度與基體效應，選擇最佳比例為：H3BO3:LiCO3:試樣=7:3:1，稀釋比1:10，能夠有效消除基體增強吸收效應。

2.2 燒失量校正

盡管稀釋比采用1:10，但是由于硼酸與碳酸鋰熔劑體系燒失量較大，導致樣品存在燒失量誤差。制備樣品平均質量為6.15g，實際理論質量應為6.2g，當燒失量小于1%的耐火材料時，理論計算結果沒有顯著差異。如果燒失量在3%以內，則引起誤差一般在0.5%以內；燒失量在5%以內，則引起誤差為0.8%以內。則對于誤差值大于5%的樣品進行校正，稱取1.000g樣品，進行1000℃灼燒，40min后計算燒失量，并按照1:4熔融制備樣品，按照1:5進行結果計算。

2.3 工作曲線線性范圍

如表1所示。

表1 各組分工作曲線線性范圍

2.4 精密度實驗

對各組分測定結果進行精密度實驗，并對標準樣品與試樣進行測量，分析結果與化學分析結構的對比，進而判斷X-射線熒光光譜法的精準度與可靠性。

3 結語

綜合全文實驗結果可知，利用X-射線熒光光譜法進行鋁質耐火材料的組分測定與分析效果非常好，相比較傳統的化學分析法具有明顯的高效性與可靠性。通過對熔劑體系的合理選擇，對熔劑比例與稀釋比的合理比較與選擇，得出最佳的熔劑配合比與稀釋比，熔融制樣后對燒失量進行范圍確定與合理計算，并根據5%以內的燒失量進行相應的燒失量校正測量，采用基體效應校正防止基體效應對試驗結果造成較大的誤差影響，最后確定工作曲線線性范圍，對數據進行精密度實驗分析，發現精準度較高，說明該方法具有可行性。

[1] 曲月華，王翠艷.X-射線熒光光譜法測定鋁質耐火材料中主次成分[J].冶金分析，2016，26(4)：36-39.