X-熒光光譜法分析鋅精礦中的硅鐵銅鉛

楊 挺

(五礦銅業(yè)(湖南)有限公司質(zhì)保中心，湖南 常寧 421513)

隨著冶煉產(chǎn)能的不斷升級(jí)，企業(yè)對(duì)進(jìn)廠鋅礦砂及其精礦的需求越來(lái)越大，鋅精礦中硅、鐵、銅、鉛和砷等雜質(zhì)元素的含量決定了鋅精礦的等級(jí)，且影響鋅精礦的冶煉工藝及后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量。

鋅精礦中有鉛存在時(shí)，焙燒過(guò)程中PbO優(yōu)先與硅礦物反應(yīng)，使焙砂結(jié)塊，惡化操作過(guò)程。當(dāng)焙燒產(chǎn)物中MeO·SiO2含量較高時(shí)，在浸出過(guò)程中產(chǎn)生大量硅膠，給浸出帶來(lái)不利影響。

目前鋅精礦關(guān)鍵雜質(zhì)元素分析常采用滴定法、原子吸收光譜法、和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[1-3]，波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀具有分析元素多、濃度范圍廣、分析精度高等特點(diǎn)[4,5]，已廣泛應(yīng)用于礦物[6,7]。本文采用直接粉末壓片法，在X熒光光譜儀上建立了鋅精礦中主要雜質(zhì)元素的工作曲線，該方法分析速度快，操作簡(jiǎn)便，分析準(zhǔn)確度滿足分析要求。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與測(cè)定條件

日本島津公司MXF-2400多道X射線熒光光譜儀。

北京眾合創(chuàng)業(yè)科技發(fā)展有限公司BLK-2FF-B型冷水機(jī)組。

日本島津MP-50T粉末壓片機(jī)。

日本島津T-100振動(dòng)研磨機(jī)。

鋁箔蓋（30mm)。

儀器測(cè)定條件見(jiàn)表1。

表1 MXF-2400測(cè)量鋅精礦儀器條件表

1.2 樣品的制備與分析

樣品經(jīng)粉碎研磨后，制成180目粉末樣，倒入鋁箔蓋中，裝滿鋪平于壓片機(jī)上，在3.5＊104Kg壓力下靜壓20s制成樣餅。將樣餅裝入樣品盒，在MXF-2400型多道式波長(zhǎng)色散X熒光光譜儀上進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 粒度試驗(yàn)

將同一樣品加工至不同粒度，分別在X熒光儀上進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 樣品不同粒度分析結(jié)果表

從粒度試驗(yàn)看，樣品粒度對(duì)鋅精礦主成分有較大影響，而對(duì)銅鉛鐵硅分析結(jié)果影響較小。本試驗(yàn)選擇加工至120目。

2.2 樣片制備條件的選擇

粒度不變時(shí)，在一定壓力范圍內(nèi)，分析線強(qiáng)度隨壓力增大而增強(qiáng)；靜壓時(shí)間及樣品量影響樣片的均勻性和硬度。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制壓力、靜壓時(shí)間和樣品量。

通過(guò)試驗(yàn)，在壓力為3.0×104kg，靜壓時(shí)間為20s條件下，制成的樣片較好。

2.3 分析線的選擇

鉛元素Ka線與砷Ka線重疊，因此，鉛選用Lβ線，砷用Kβ。其他元素均選用Ka線。銅、鐵元素分別選用儀器固定道的CuKa線、FeKa線。

2.4 管電壓和管電流的選擇

對(duì)于多元素同時(shí)分析，在選擇x射線管的最佳探測(cè)強(qiáng)度時(shí)，對(duì)X射線管的電壓、電流值應(yīng)綜合考慮，因?yàn)椴煌卦跇悠分械拇嬖跔顟B(tài)，決定了它們受激發(fā)的難易程度不同，且它們的分光晶體不同，探測(cè)器也不完全相同；以及x射線管的壽命等諸多因素。通過(guò)試驗(yàn)，選擇管電壓為40kV，電流為70mA。

2.5 標(biāo)樣的選擇與定值

在一段時(shí)間內(nèi)，將加工制備好的精礦試樣按各元素的不同含量梯度和樣品不同來(lái)源地篩選出所需樣品作為標(biāo)準(zhǔn)樣品，使標(biāo)樣具有充分的代表性因干擾校正和FP法的需要，對(duì)樣品中含有的As、Sb、Co、Ni、Ag、SiO2、CaO、MgO、In、Cl、F等元素也進(jìn)行了定值，樣品中元素含量總和大于98%。樣品根據(jù)定值元素的不同分別采用化學(xué)滴定法、原子吸收光譜法、中和燃燒法對(duì)Zn、Fe、Pb、Cu、S等元素進(jìn)行多人多次定值。

表3 元素校正情況表

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

x射線熒光光譜分析標(biāo)準(zhǔn)曲線法是一種比較型分析方法，因此，標(biāo)準(zhǔn)樣品必須具有良好的代表性，即試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣品的化學(xué)組成和組織結(jié)構(gòu)相近。本試驗(yàn)從試樣中選取若干個(gè)含量不同的樣品，過(guò)180目篩后，經(jīng)化學(xué)法嚴(yán)格定值，作為校正用標(biāo)樣。在X熒光光譜儀測(cè)定各元素的x射線強(qiáng)度，按強(qiáng)度與含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分別繪制各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線。并選擇合適的干擾元素進(jìn)行基體校正，見(jiàn)校正表3。

2.7 精密度試驗(yàn)

將同一粉末試樣分成11份，制成11個(gè)壓片后用儀器在上述條件下分別進(jìn)行測(cè)量，以檢驗(yàn)制樣和測(cè)定的重現(xiàn)性，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 多次壓餅精密度試驗(yàn)表

將同一標(biāo)準(zhǔn)鋅精礦樣品壓片分別進(jìn)行多次靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量，檢驗(yàn)測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性，進(jìn)一步驗(yàn)證儀器穩(wěn)定性。結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 重現(xiàn)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2.8 分析結(jié)果對(duì)比

隨機(jī)選取分析生產(chǎn)中不同時(shí)段的樣品，將其儀器分析結(jié)果與化學(xué)分析結(jié)果相比較，數(shù)據(jù)說(shuō)明：元素含量在該方法工作曲線范圍內(nèi)的試樣，其分析準(zhǔn)確度滿足本企業(yè)內(nèi)鋅精礦品質(zhì)判定和濕法冶煉工藝混料要求，數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

表6 儀器與化學(xué)分析結(jié)果對(duì)比表

3 結(jié)論

本方法采用粉末直接壓片法快速分析鋅精礦鉛銅硅鐵元素，分析準(zhǔn)確度完全滿足鋅礦品質(zhì)判定和爐前混料要求，減少了大量的人力、物力。在冶煉業(yè)鋅礦分析中得到應(yīng)用。