樣片制備在X熒光法測煤灰成分中的應用

摘 要：通過對X熒光法測定煤灰成分時常用的熔片法和壓片法兩種制備樣品方式進行對比研究，確定在滿足精密度時兩者的有效適用范圍，針對不同煤樣選擇不同制樣方式，提高分析效率為工藝生產快速提供數據。

關鍵詞：X熒光法;煤灰成分;熔片法;壓片法

Abstract：Through the comparative study of two sample preparation methods， i.e. fusion plate method and compression plate method， which are commonly used in the determination of coal ash composition by X-ray fluorescence method， the effective scope of application of the two methods is determined when the precision is met. Different sample preparation methods are selected according to different samples， so as to improve the analysis efficiency and provide data for rapid process production.

Key words：X-Ray Spectrometric Analysis;coal ash composition;Fuse plate;Tabletting

0 引言

煤灰成分復雜，主要由硅、鋁、鐵、鈦、鈣、鎂、硫、鉀、鈉等元素的氧化物與鹽類組成。灰成分分析時關系氣化爐安全穩定運行的重要依據，根據灰分成分可大致判斷出煤的礦物成分;初步判斷煤炭的熔融溫度。

我國煤灰成分分析方法主要依據《GB/T1574-2007煤灰成分分析方法》進行。但該標準方法中采用滴定法、原子吸收法等手工操作為主，十多種元素分開測定，一個樣品需要消耗四到五天時間，無法及時為工藝生產提供數據參考。目前行業內普遍采用X-熒光光譜法進行測定，該方法可同時對煤灰中十幾種待測元素同時掃描，分析速度快，操作簡便。

X-熒光法測定時樣片制備有熔片法和壓片法，用兩種方法對不同硅鋁比的原料煤種、配煤系列進行分析比對，研究其應用范圍。

1 試驗部分

1.1 試驗煤樣

①陜西地區高硅鋁比煤;②陜西地區高硅鋁比矸石;③山西地區低硅鋁比煤;④中硅鋁比配煤;⑤煤灰成分分析國家標準物質。

1.2 儀器與試劑

①儀器：馬弗爐、X-熒光光譜儀（荷蘭帕納科AxiosmaX）、

熔樣機、鉑黃坩堝及模具、壓片機及模具、分析天平（感量0.1mg）;②試劑：助熔劑（四硼酸鋰：偏硼酸鋰為2：1）、硼酸、脫模劑（碘化銨）、無水乙醇。

1.3 灰樣的制備

取一定量粒度小于0.2mm的分析煤樣于灰皿中，使每平方厘米不超過0.15g，將灰皿送入溫度不超過100℃的馬弗爐中，在自然通風和爐門留有15mm左右縫隙的條件下，用30min緩慢升溫至500℃，在此溫度下保持30min后，升至（815±10）℃，在此溫度下灼燒2h，取出冷卻后，將灰樣研磨至全部通過0.1mm標準篩。樣品應立即制備分析樣片，如不能及時制備樣片，則在使用前于（815±10）℃再灼燒1h。

1.4 樣片制備

1.4.1 熔片法

鉑黃坩堝中稱取0.7000g灰樣、7.000g助溶劑，用玻璃棒攪拌均勻后，在熔樣機上約1000℃下熔融5min，搖擺10min，加入適量脫模劑，將熔融試樣快速倒在已預熱的鉑金模具中，水平靜置冷卻為玻璃圓片，將熔片倒出后在非檢測面貼標簽并放于干燥器中待檢。

制備的樣品應表面平整、光滑，出現未熔物、結晶或氣泡時，應丟棄或重新進行熔融。

1.4.2 壓片法

將壓片機用無水乙醇擦拭干凈并風干后，放好模具。取適量灰樣均勻放入模具底部然后放入一定量硼酸，在（35～40）t壓力下保持20秒，制成具有一定厚度的圓片。

制備的樣品應表面平整、光滑，若未壓實仍有灰樣掉落，應當重新制備新樣片。

1.5 標準曲線繪制

選用煤灰成分分析國家標準樣品GSB06-2119-2007（煤灰1#）、GSB06-2120-2007（煤灰2#）、GSB06-2122-2007（煤灰4#）、GSB06-2123-2007（煤灰5#）、GSB06-2182-2008（煤矸石）、GSB06-2928-2012（煤灰8#）分別按照上文所述方法用熔片法和壓片法制備相應的系列樣片，然后將樣品裝入測量杯中，按照儀器說明書對各元素的X-熒光強度進行測量，繪制標準曲線。

1.6 樣品測量

將選用的幾種原料煤/矸石及配煤樣品按照上文所述方法用熔片法和壓片法制備相應的樣片，然后將樣品裝入測量杯中，按照儀器說明書對各元素進行測量。同時，煤樣用《GB/T1574-2007煤灰成分分析方法》（以下簡稱化學法）進行準確性驗證。

2 實驗結果與分析

2.1 實驗結果

見表1-表4。

2.2 結果分析

由上述試驗結果可以看出，對于低硅鋁比的山西煤和中硅鋁比的混配煤，采用熔片和壓片制樣后的X熒光測定與國標規定的仲裁化學法相差不大，且都在誤差允許范圍內，而對于高硅鋁比的陜西煤及矸石，熔片后測定還能滿足化學法的誤差，但壓片法則硅鋁含量出現較大偏差，且通過數據發現，各元素變大還是變小沒有線性關系。

3 結語

①使用X熒光法測定煤灰成分比原來化學法測定大大節省時間、減少操作步驟，可以為工業生產及時提供數據;②測定低硅鋁比及中硅鋁比煤樣時，壓片法制備樣片和熔片法制備樣片對于X熒光法最終測定煤灰成分都有較高準確性，但壓片法用時5min即可完成制備，相比30min的熔片可提高效率，可以優先選擇壓片法;③測定高硅鋁比樣品時，應使用熔片法制備樣片，而壓片法制備的樣片偏差較大，數據不準確。

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作者簡介：

郭亮（1985- ），本科學歷，應用化學專業，現于山西潞安煤基清潔能源有限責任公司從事分析化驗工作。