x熒光光譜分析儀檢驗礦產含量的技術研究

（酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅 嘉峪關 735100）

隨著采礦行業的不斷發展，礦山開采過程中不斷注重礦石質量管理，通過不同品級的礦石進行配比，確保生產、輸出的礦石質量滿足其工業指標要求，及時、準確掌握不同區段礦體含量的品級分布情況及采出礦石品位情況在礦山開采過程中具有重要的意義。傳統的化學滴定檢驗礦石品位含量受人為干擾因素較大，且耗時較多，且樣品溶解、燒融過程中存在一定的安全隱患。近年來，隨著各大礦山產能的不斷釋放，產量的不斷增加對礦石品位檢驗的需要也有了新的要求，傳統的化學檢驗方法耗時過長，無法滿足礦山日常開采過程中的品級檢驗工作，化學檢驗工作的滯后性，不利于采場及各環節配礦工作，采用x熒光光譜分析儀替代傳統化學分析是金屬礦山發展的必然趨勢。

1 x熒光光譜儀原理

不同元素發出的特征X射線能量和波長各不相同，因此通過對X射線的能量或者波長的測量即可知道它是何種元素發出的，進行元素的定性分析。同時樣品受激發后發射某一元素的特征X射線強度跟這元素在樣品中的含量有關，因此測出它的強度就能進行元素的定量分析。目前，礦石分析儀主要應用于金屬礦山中，非金屬礦山使用較少，其主要原因是在重金屬元素的受x熒光激發的能量較強，元素周期表中越靠前的元素受x熒光激發的能量越弱，反射能量的強弱是x熒光光譜儀定量判定礦石成分的主要依據。各類礦山中，其礦石的有益、有害成分是共存的，均以化合物的形態賦存，自然界中無單一元素賦存的礦體，在礦山開采及后續的選礦過程中，根據其工業指標要求關注某些有益成分及有害成分，其化檢驗工作根據工業需求側重點也不相同。

2 曲線繪制

x熒光光譜儀在金屬礦山應用過程中直接檢測的是不同區段波長的能量強度，根據能量反演各元素的含量，在礦體檢測過程中因各元素彼此干擾，故其檢測值與實際值存在一定的差異，但并非完全一致。

2.1 礦體中元素及其化合物的含量關系分析

通過大量的對比試驗發現，采用x熒光光譜儀檢測已知鐵礦石中Fe元素含量與其化合物Fe2O3，二者并非理論的對比關系，但其存在一定的相關性。核算各數據間的相關系數：Fe元素與理論Fe2O3相關系數ρ1=1；但實際Fe元素與礦石中Fe2O3相關系數ρ1=0.9112。根據相關系數可判定Fe元素與Fe2O3成分含量關系呈正相關，且為線性關系。通過對比分析發現：通過Fe元素測算得出Fe2O3理論數據普遍高于實際值，其主要原因是在檢測過程中各元素能量相互干擾。

2.2 線性曲線數據擬合

采用x熒光儀檢測礦體中的某一元素，其與實際的元素含量或其化合物含量呈正相關，可通過數據擬合的方式進行曲線繪制工作，根據核算檢測值與理論值之間呈線性正相關時，數據曲線采用線性曲線。

線性標準曲線繪制采用數據擬合方法，從一組測定的數據去求得自變量x和因變量y的一個近似解析表達式y=δ（x）。假設礦體中某元素或其化合物真值為y，熒光儀檢測元素含量為x，則二者關系可標示為一元一次方程：y=a+bx。

對N個已知數據的標樣進行檢測，其實際值yi與理論測算值之間的誤差為，采用最小二乘法原理計算a，b的值。

根據上述原理，直接采用y=a+bx的一元一次方程進行數據擬合，各元素能量的干擾系數轉換的系數統一化歸至a、b中，減少二次換算造成的系統誤差。

2.3 分區段曲線繪制

x熒光光譜儀在使用過程中存在實際檢測元素能量值與所求化合物含量之間呈非線性關系，針對此種情況可采用一元n（n為正整數）次方程。

部分設備在程序設定時采用簡單的線性曲線模式，不具一元n次方程式曲線的設定能力，設備性能與實際需求之間存在差異性往往導致設備實用性較差。針對類似問題，技術人員在曲線繪制過程中可按照樣條曲線的模式進行分區段線性繪制法。

2.4 非線性曲線的線性轉換

采用x熒光光譜分析儀檢測礦石成分含量時，各元素存在一定的干擾，在各元素彼此干擾較小的情況下采用線性數據擬合的效果較好，但若各元素能量在檢測過程中干擾因素較強，往往導致各數據檢測結果偏差較大，且在數據分析過程中單一元素能量及其化合物成分的相關系數較小，二者為不相關。

其實，礦石中Ca、Si、Mg、Al、Fe等元素在x熒光激發狀態下的能量強度具有一定的相關性，可用n元m次方程標示，其中n、m為正整數。

3 標樣制備

x熒光光譜分析儀曲線制備過程中一個重要的因素就是通過標樣對比進行檢測分析，故合理制備標樣在曲線繪制中具有重要的作用。制備標樣時一定要根據具體需求選擇合適的標樣，標樣要求具有代表性，且標樣數據須準確、可靠。選取的標樣一定要涵蓋不同特性的礦石。

4 結語

（1）利用x熒光光譜分析儀替代傳統化學分析提高化檢驗效率是礦山發展的必然趨勢，x熒光光譜分析儀在使用過程中檢測值與真值之間存在差異，需要檢測人員通過技術手段實現拓展或實現相應的檢測能力——標準曲線的繪制。

（2）x熒光光譜儀標準曲線的繪制采用最小二乘法進行數據擬合，檢測值與真值呈正相關。受礦化效應影響，礦石中標準曲線往往并不呈現簡單的線性關系，此時需要進行一元多次方程或多元多次方程擬合，為提供設備的實用性，一般采用分區段曲線繪制或非線性曲線的線性轉換方法。