X射線熒光分析方法在礦產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用

馮晶

摘 要：在檢測本鋼選礦和外購礦產(chǎn)品的質(zhì)量的過程中，通過對比傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法以及X射線熒光分析方法，我們發(fā)現(xiàn)后者的優(yōu)勢更大，其不僅便于操作，而且有極高的分析精度、極快的檢測速度，在生產(chǎn)投入中所取得的效果極其顯著。基于此，本文探討了X射線熒光分析方法在礦產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用，希望能夠給相關(guān)的研究者提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：X射線熒光分析方法；礦產(chǎn)品；檢測應(yīng)用

中圖分類號：TG115 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

為了能夠使鋼鐵的生產(chǎn)需求得以滿足，不僅需通過自產(chǎn)的方式對鐵精礦進(jìn)行生產(chǎn)，每年還需從外對大量地礦產(chǎn)品進(jìn)行購買，包括菱鎂石和螢石、錳礦和鐵精礦等等。為了解決化學(xué)分析時間較長、過程控制滯后，不能滿足在線檢測要求等問題，使自動化的在線檢測水平提升，達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)及時的目的，使外購礦產(chǎn)品和自產(chǎn)礦產(chǎn)品的質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可對X射線熒光分析儀進(jìn)行采購，并應(yīng)用到X射線熒光分析方法來檢測外購礦產(chǎn)品以及選礦廠。

1 X射線熒光分析方法的基本原理

以X射線發(fā)生器或者放射性同位素源所放的X射線當(dāng)作能源，同樣品元素互相作用，將原子內(nèi)層電子激發(fā)出來，實(shí)現(xiàn)基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷。一旦該電子從激發(fā)態(tài)往基態(tài)返回時，就會將能量釋放出來，放出該元素固有的能量的X射線，稱之為特征X射線。特征X元素含量以及強(qiáng)度在特定條件之下呈現(xiàn)出正比關(guān)系，根據(jù)正比關(guān)系可展開定量分析。

在分析樣品的過程中，因樣品存在一定差異性，因此需要對基體效應(yīng)校正進(jìn)行考慮，若礦物由多種物質(zhì)所組成，需分別地對標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行標(biāo)定。此外，由于只在特定范圍內(nèi)，特征X射線元素含量同強(qiáng)度存在著線性相關(guān)關(guān)系。所以若元素有較大的變化范圍，測定過程中可對分段方法進(jìn)行采用，使儀器分析準(zhǔn)確度以及精度有效提升。

2 在選礦生產(chǎn)當(dāng)中運(yùn)用小型熒光分析儀

在對單一重金屬元素進(jìn)行測定時，可選用小型分析儀，而全鐵品味的測定可運(yùn)用到鐵選廠，除了需檢驗(yàn)尾礦和精礦以及原礦，還需化驗(yàn)10個過程的產(chǎn)品，品味從3%～70%，有較寬的范圍，為了使儀器分析的精確度得以提高，按照含量，可對半成品尾礦和半成品精礦、零次尾礦和零次精礦以及原礦等5條標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行標(biāo)定，曲線有極好的擬合性，且做了許多對比性的試驗(yàn)，見表1。相對于化學(xué)分析，采用儀器進(jìn)行分析時，最大的是0.52%的誤差，最大尾礦誤差為0.59%，可完全使生產(chǎn)過程的控制要求得以滿足。

從表1中我們可以了解到以下幾點(diǎn)。第一，有較大的個別誤差。這是因?yàn)榈V石性質(zhì)存在著較大的差異。南芬露天礦有雜礦和赤鐵礦以及磁鐵礦存在，主要是磁鐵礦。而歪頭山鐵礦自身沒有足夠的自產(chǎn)礦石量，所以每年都會選擇外購的礦產(chǎn)品。歪頭山自產(chǎn)礦和南芬磁鐵礦是標(biāo)定的曲線，這幾年，通過調(diào)整補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)曲線，大幅度地提升了擬合性。第二，精礦誤差比尾礦誤差要小，這是因?yàn)槲驳V當(dāng)中有較高的雜質(zhì)含量、較低的全鐵含量，會在一定程度上影響到儀器測量的精確度，而且采用化學(xué)分析方法來分析尾礦有較大的誤差，致使最終儀器分析同化驗(yàn)分析相差較大。

3 外購礦產(chǎn)品檢測當(dāng)中運(yùn)用大型X射線熒光分析儀

相比于小型儀器，大型X射線熒光分析儀有較高的分辨率，激發(fā)能源主要對放射性的物質(zhì)和X光管，可將Mn和Mg、Ca和Fe以及SiO2等元素測出來，在螢石和菱鎂石、錳礦石和本鋼外購選粉中的入廠檢驗(yàn)當(dāng)中應(yīng)用。

其同小型儀器有著相同的原理，許多原料性質(zhì)都會對其產(chǎn)生一定影響。要想使檢測的精確度有效地提升，就應(yīng)對不同原料進(jìn)貨廠家的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行分別標(biāo)定，而如錳礦石和螢石等原料，每一年沒有太大的進(jìn)貨量，根據(jù)廠家分別對曲線進(jìn)行標(biāo)定，無法了解完全的含量范圍，而且因時間較長，到供貨方采樣，受到多因素影響不可實(shí)現(xiàn)。所以，只針對外購選粉這一原料，用到分礦點(diǎn)對標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行標(biāo)定，而另外的礦石僅對較大進(jìn)貨量的地區(qū)對標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行標(biāo)定，以下即標(biāo)準(zhǔn)曲線存在的誤差，請看表2。

從表2中，我們可以了解到以下幾點(diǎn)。第一，外購的選粉不存在多大的誤差，但是螢石和菱鎂石以及錳礦就有較大的誤差，這是因客觀原因所導(dǎo)致。當(dāng)增多來樣，補(bǔ)充完善曲線之后，就可最大限度地降低誤差。第二，因儀器精確度要比化驗(yàn)分析的誤差低，為了保障入廠的均是合格品，針對每一原料，需放寬1%～2%。第三，自從對大型X 射線熒光分析儀進(jìn)行采用，預(yù)檢入廠多種原料之后，解決了長時間因化學(xué)分析而導(dǎo)致的不合格產(chǎn)品入廠問題，與此同時，化學(xué)分析的時間也從原來的兩三天縮減到了幾分鐘。此外，能夠第一時間提供蓋被以及摻假等檢測數(shù)據(jù)，杜絕了本鋼進(jìn)入了不合格品的問題。從實(shí)際情況來看，當(dāng)儀器投入使用之后，就有很多車不合格的外購選粉而被遣回。在這種情況下，不管外購選粉合格率和螢石合格率，還是錳石合格率和菱鎂石合格率，都得到了大幅度的提升，為公司挽回了非常多的損失。

結(jié)語

小型的X射線熒光分析儀由于只能對單一的元素進(jìn)行測定，而且只在檢測工廠過程產(chǎn)品中應(yīng)用，因此其算是在線的過程檢測。大型X射線熒光分析儀可對Mn和Mg、Ca和Fe以及Si等元素進(jìn)行檢測，在入廠的外購礦產(chǎn)品檢測和爐渣檢測、燒結(jié)礦檢測和燒結(jié)礦配料檢測中較為適用。以往化學(xué)分析需要較長的時間，會給工人增加勞動強(qiáng)度，而新檢測方法不僅便于操作，而且能夠縮短外購產(chǎn)品檢測時間和礦生產(chǎn)樣品的分析時間，分析效率非常高。更為重要的一點(diǎn)是，在投入使用X射線熒光分析方法之后，能夠杜絕進(jìn)入不合格的外購產(chǎn)品，提高選粉合格率、螢石合格率、錳石合格率、菱鎂石合格率，因此在實(shí)際中需注重對這一方法進(jìn)行采用。

參考文獻(xiàn)

[1]趙康杰，景普秋.礦產(chǎn)品價格沖擊下的資源型區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長波動研究——基于山西與全國的比較[J].中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2014，14（3）：50-59.

[2]陳甲斌，余韻，馮丹丹，等.主要礦產(chǎn)品價格整體反彈礦業(yè)市場繼續(xù)清冷——2016年第一季度能源和其他重要礦產(chǎn)資源形勢綜合分析[J].中國國土資源經(jīng)濟(jì)，2016，29（4）：12-16.

[3]鄭文強(qiáng)，李爽，李偉，等.模糊綜合評價在礦產(chǎn)品價格預(yù)測中的應(yīng)用——以湖北省恩施市為實(shí)證[J].中國國土資源經(jīng)濟(jì)，2017，30（5）：62-65，72.

[4]趙偉，封亞輝，李建軍，等.X射線衍射法快速測定礦產(chǎn)品中的主要物相和主元素含量[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊，2015，51（4）：523-527.

[5]鄭京飛，曹鴻海，黃克邁，等.關(guān)于在大宗散裝礦產(chǎn)品貨輪檢疫工作中加強(qiáng)貨艙查驗(yàn)的分析與探討[J].口岸衛(wèi)生控制，2017，22（5）：5-6，15.