波長色散X射線熒光光譜法測定錳硅、錳鐵合金中主次量元素

丁玉獻，張慶峰

（山鋼股份萊蕪分公司，山東 濟南271104）

1 前言

在鋼鐵冶煉過程中，錳硅、錳鐵合金通常是用作脫硫劑、脫氧劑和合金添加劑，是煉鋼生產的主要原料之一，也是用量最多的鐵合金［1］。合金中元素含量的測試結果直接對公司效益有著重大的影響。此外，化學成分的測試結果還是煉鋼工藝調整的重要依據，通過對合金中各元素含量的測算及監控保證著鋼水質量，進而保證鋼材的產品質量。

目前，錳硅、錳鐵合金化學成分的測定方法采用GB/T 5686.1、GB/T 5686.2及GB/T 5686.4國標法。濕法化學法雖符合標準，但操作繁瑣，上手難度較大，人為因素多，費時費力，化驗勞動強度大。為了降低測試勞動強度，提高檢化驗效率，探索出無需掛壁，無需預熔，樣品進入熔融儀中直接低溫氧化，通過設定多個溫度區間實現樣品從氧化到熔融、澆鑄、成型、冷卻的完全自動化，利用波長色散X射線熒光儀測得穩定的硅、錳、磷元素含量。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

無水四硼酸鋰，分析純；三氧化二硼，分析純；過氧化鋇，分析純，粉末狀；一水合氫氧化鋰，分析純；溴化鋰溶液（50%LiBr），分析純，稱取100 g溴化鋰溶解于100 mL水中；鉑金坩堝及模具，95%Pt+5%Au；加拿大培安X-600全自動熔融儀；日本理學M12型X熒光儀。

2.2 玻璃熔片的制備方法

稱取4.0000 g無水四硼酸鋰，1.0000 g三氧化二硼，充分混勻后平鋪于鉑金坩堝底部，并滴加5滴溴化鋰溶液。稱取0.2000 g試樣，1.0000 g過氧化鋇，2.0000 g一水合氫氧化鋰，轉移至瓷坩堝中并混勻，定量轉移至預先鋪底好的鉑金坩堝中攤平。再稱取2.5000 g無水四硼酸鋰轉移至鉑金坩堝中并覆蓋在試樣上層。將鉑金坩堝和模具置于全自動熔融儀中進行熔融，全自動熔融儀工作程序見表1。

表1 全自動熔融儀工作曲線設定

2.3 X熒光儀測量條件

所采用的X熒光儀一般性測量條件見表2。

表2 X熒光儀測量條件

2.4 工作曲線的制備

建立工作曲線時，選擇至少6個能夠全面覆蓋分析試樣含量范圍的有證標準樣品，按照玻璃熔片的制備方法制得標準樣品，在熒光儀中選擇合適的測量條件，輸入標準樣品含量并測量熒光強度值，以標準樣品含量為橫坐標，X熒光凈強度為縱坐標，繪制工作曲線。

2.5 實驗結果與討論

（1）玻璃熔片法的難點和核心問題就在于如何將鐵合金中的單質分子打開，形成穩定的熔融物。為此，對市面上常用的多種氧化劑進行甄別、考究，花費大量時間來研究其化學性質和組合方案，結合大量實驗，發現碳酸鋰在熔融過程中會產生氣泡，從而導致樣品不均勻，而一水氫氧化鋰由于其已帶有結合水，試劑本身十分穩定，不會因吸潮導致試驗偏差。相較于硝酸鉀而言，過氧化鋇在混勻階段更易將試樣包裹，其氧化效果更為理想。

（2）玻璃熔片法的另一個關鍵問題是如何解決樣品腐蝕坩堝的難題。目前常用的坩堝保護方案有鋪蓋法、預熔法、掛壁法和濕法處理。除第一個方法外，其他3種方法操作十分繁瑣，故選擇了鋪蓋法進行重點攻關。經上百次試驗，未發生坩堝腐蝕現象。

（3）為更快更好的取得數據結果，進一步探究了方法原理，通過改變步驟2、3、4中溫度及升溫速度的參數（見表3），分別制取玻璃熔片并取得測試結果如4所示。通過對表4數據分析，從而確定了參數1為最佳熔融時間。

表3 熔融儀參數條件

表4 測試結果比對（n=6）%

（4）選取一個標準樣品，按照上述方法制得6個熔片進行精密度試驗，Si、Mn、P的精密度較好，RSD均＜2.0%，其結果如表5所示。

表5 精密度測試數據 %

（5）選取了一個標準樣品（樣品編號11-130），按照上述方法進行準確度測試，測試結果良好，數據如表6所示。

表6 準確度測試數據 %

3 結 論

由以上實驗數據可以看出，利用波長色散X射線熒光光譜法測定錳硅、錳鐵合金中主次量元素，在測試結果的精密度及準確度上都取得了滿意的結果，此外，在分析速度上也有著巨大的提高，無論從分析精度還是分析效率上均滿足冶金企業大規模批量分析的要求。