X-射線熒光光譜儀分析鐵礦石中TFe成分

呂 華，王營龍

（天津天鋼聯合特鋼有限公司，天津 301500）

鐵礦石作為一種含鐵量極高的礦物資源，其也是生產鋼鐵的主要原料之一，年消耗量巨大。據相關資料顯示，截止目前，全球鐵礦石的年使用量超過了20億t，其作為一種大宗貿易貨物在國際間進行交易，單批交易量均超過百萬t。為更好的對鐵礦石進行利用，就需要對其中含有的成分進行準確的測定。對于鐵礦石成分的測定，傳統上多采用化學分析法和儀器分析法兩種。化學分析法由于需要添加一定的化學試劑，加之測試人員自身的專業素質，對于鐵礦石成分測試的精度不高，分析所需要的周期也較長，通常需要50分鐘，誤差現象十分常見。儀器分析法縱然準確率和精度較高，然需要更長的分析周期，日常生產檢測中適用性不強。X－射線熒光光譜儀主要有壓片法和熔片法兩種類型，前者分析速度較快，操作簡單，然測試結果容易受到顆粒效應的影響，縱然運用康普頓散色比對法后，能夠有效降低上述效應，然依然存在部分樣品檢測效果不佳的現象。因此文章結合試驗，探究X－射線熒光光譜儀分析TFe的目的[1]。

1 鐵礦石化學成分分析意義

鐵礦石化學成分復雜，在分析測定鐵礦石中的鐵的時候，不僅要對亞鐵、牙酸可溶鐵和硅酸鐵等進行分析，若屬于人造礦，還需要對金屬鐵（MFe）、酸溶鐵（亞鐵（FeO）和全鐵（T Fe）等成分進行測定。準確測量鐵礦石中的鐵含量，能夠為鐵礦石的良好利用提供借鑒，充分發揮鐵礦石的重要作用。

2 鐵礦石儀器方法標準

科技技術快速發展，各類一起設備迅速涌現，儀器分析方法開始在鐵礦石測定中得到廣泛應用。ISO 9516－1：2003《鐵礦石—用X射線熒光光譜法測定各種元素：第1部分綜合規程》和ISO－11535：2006《鐵礦石—各種元素的測定：感應耦合等離子體原子發射光譜法》能夠對鐵礦石中的全鐵進行分析。此外，高頻燃燒紅外線吸收法對鐵中的碳以及硫的含量進行測定（ISO 9686－1992）和燃燒／紅外法測定鐵礦石中硫含量（ISO4689－3－2004，第3部分）的方法一致。同時我國也制定了多項標準，用于對儀器分析進行規范，諸如（GB／T 6730.62－2005）中明確規定了波長色散x射線熒光光譜法對于鐵礦中的鈣、硅、鎂等成分的測定，（GB／T 6730.63－2006）中關于電感耦合等離子體發射光譜法對鐵礦中的鋁、鈣、鎂等成分的測定，（GB／T 6730.61－2005）的方法。中對鐵礦石中的碳和硫含量的測定等。

3 實驗部分

3.1 儀器、設備、試劑

選用美國熱電生產的ARL9900X-射線熒光光譜儀設備，熔樣機為(Analymate－V2)高頻系列。試劑采用的是四硼酸鋰和偏硼酸鋰等高純試劑，碘化銨，分析純。

3.2 儀器最佳工作條件

由于TFe含量是鐵礦石產品中含量極高的成分之一，其檢測準確度十分關鍵。為確保樣品能夠真實反映鐵礦石的成分含量，特優化了儀器分析條件，具體參數如表1所示。

表1 儀器主要分析參數

3.3 樣品的制備

按照1：1的比例來對四硼酸鋰和偏硼酸鋰進行混合攪拌，并作為助熔劑備用，然后在黃鉑堝中添加0.22g的三氧化二鈷。接著選取0.4000g的樣品，并將其放置在含有助熔劑的黃鉑堝之中，對其進行充分攪拌混合均勻。裝有樣品的黃鉑堝在高頻熔融機上進行950℃的熔融操作，并適當添加低于0.1g的碘化銨脫模劑在其中[2-3]。

3.4 工作曲線的建立

結合樣品的具體含量，將標準樣品予以篩選，并構建相應的曲線以備使用。

4 實驗結果與討論

4.1 熔劑類型因子分析

對比分析熔劑為單一四硼酸鋰以及混合四硼酸鋰和偏硼酸鋰混合熔劑，并開展5組精密度試驗，利用T對結果進行檢驗，其中P＜0.05。結果顯示，不同的熔劑類型對于最終的檢測精密度影響甚大，選用混合熔劑，能夠實現更好的精密度分析。

4.2 熔劑稀釋比因子分析

當利用助熔劑稀釋樣品后，能夠有效降低共存元素的不利影響。然稀釋程度太大則可能直接降低微量元素的靈敏度。于是分別按照1/20、1/18、1/15、1/12、1/10、1/8、1/5的熔劑稀釋比例，開展5組準確度試驗，結果表明，當稀釋比確定為1/10的時候，檢測的準確度最佳。

4.3 加內標因子分析

本次實驗選用的是內標法來予以校正，內標元素確定為三氧化二鈷。如果待測樣品中包含的有TFe、Si、Al...等多種元素時，僅要分析TFe元素的時候，可以將標元素Co添加在其中，能夠顯著提高精密度和準確度。

本次實驗分別開展5組加內標和而不加內標實驗，結果顯示，添加內標后對檢測精密度和準確度影響較大，且添加三氧化二鈷作為內標元素，能夠取得較高的測量準確度。

4.4 內標加入量因子分析

從上面的分析可知，當添加三氧化二鈷內標元素時，檢測準確度較好，然具體添加數量還需要進一步驗證。若加入量太大，則熔融溫度較高，加入量太小則幾乎不能發揮作用。本次實驗中，分別按照0.04g、0.10g、0.20g、0.30g、0.40g的數量來進行三氧化二鈷內標元素的添加，并開展5組實驗，結果表明，當內標元素加入量為0.20g的時候，其準確度最佳。

4.5 脫模劑用量因子分析

觀察脫模劑添加對于檢測結果的影響，分別按照0.04g、0.10g、0.20g、0.30g、0.40g數量進行脫模劑的添加，開展5組實驗，結果顯示，脫模劑用量幾乎不對檢測準確度產生影響。然繼續實驗后得知，當添加足夠多的脫模劑時，樣片可能出現開裂現象，因此確保樣片得以脫模的情況下，應盡可能少添加脫模劑。

4.6 熔樣溫度因子分析

檢驗熔樣溫度對檢測結果的影響，分別選取850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃的熔樣溫度，開展5組實驗。由于太高的熔樣溫度不利于黃鉑堝使用壽命的延長，故最高熔樣溫度確定為1050℃。結果顯示，熔樣溫度定在970℃時檢測精密度最佳，然受到設備自身條件的影響，熔樣機無法調節到970℃，最終將熔樣溫度設定為950℃。

5 檢驗數據

對比分析化學檢測法和熒光光譜儀分析法，分析結果見表2，兩種方法檢測結果均符合國家規范要求，證明熒光光譜法是可行的，且檢測準確度和精密度均較高。

表2 化學分析與熒光分析檢驗數據

總之，文章探討了X-射線熒光光譜儀測定鐵礦石中的TFe成分，并和化學檢測法對比，發現該檢測方法檢測速度快，準確度和精密度均較高，值得推廣應用。