水泥X熒光硫鈣鐵分析儀校準方法研究

馬 麗 周廣東 朱躍華 王 瑾 石東華 劉 蔚 王玉洪 陳瑞稼

(山東省產品質量檢驗研究院，山東 濟南 250022)

隨著科技的飛速發展，X射線熒光光譜分析方法已廣泛應用于建材、冶金、醫學、航空、塑料、無損檢測、安全監測和過程控制諸多領域[1]。早在1964年，日本率先將能量色散X射線熒光分析儀應用于水泥中鈣含量的測定，歷經幾十年的發展，該應用技術日益成熟[2]。

X熒光硫鈣鐵分析儀主要應用在控制生料、熟料和水泥生產等過程中。在生料配料過程中，通過測定其CaO、Fe2O3的含量，用于確定生料配比方案[3]。在熟料生產過程中，主要是為了監測其生料配料是否符合目標值要求。在水泥生產過程中，通過監測SO3、CaO、Fe2O3各組分的含量，能夠及時反映并調整生產工藝。例如，依據CaO含量的高低來控制熟料的摻入量；依據SO3含量的高低來控制石膏的摻入量[4]，當涉及到水泥配料中加入石灰石時，需同時監測CaO和Fe2O3的變化量[5]，從而間接的控制混合材的摻入量，并且對水泥強度的預測有一定的參考價值。此外，該儀器可測定出廠水泥的均勻性，為生產控制提供可靠依據。X熒光鈣硫鐵分析儀采用的是物理分析方法，具有測試速度快、精確度高、重復性好的特點；測試過程中不接觸、不破壞樣品，無需使用化學試劑，節省成本；儀器具備高度集成化特點，具有良好的環境適應能力和抗干擾性能；對操作人員要求低，人為引入誤差小且操作勞動強度低。

鑒于X熒光硫鈣鐵分析儀的強大功能，其廣泛應用于各個行業。儀器高頻、長時間的使用，可能會產生示值漂移，誤差得不到及時的發現會影響檢測和生產。因此，對該儀器的校準非常重要。由福建省質量技術監督局發布實施的JJF(閩)1047-2011《能量色散X射線熒光光譜儀校準規范》，利用標準物質對儀器能量分辨率、重復性、穩定性、線性誤差、檢出限等做出計量性能要求[6]。針對黃金含量的檢測，國家質量監督檢驗檢疫總局發布實施了JJF1133-2005《X射線熒光光譜法黃金含量分析儀校準規范》[7]。針對石油產品中硫元素的檢測，國家市場監督管理總局發布實施了JJF 1952-2021《X射線熒光測硫儀校準規范》[8]。然而，目前尚無計量法規對水泥X熒光硫鈣鐵分析儀的關鍵參數提出校準要求。因此，本文建立了相應的校準方法，為儀器的生產和計量溯源提供參考依據。

1 實驗部分

1.1 材料與設備

標準物質：礦渣硅酸鹽水泥成分分析標準物質，編號GBW 03207a，SO3：2.47%(U=0.04%，k=2)，CaO：55.21%(U=0.05%，k=2)，Fe2O3：3.00%(U=0.03%，k=2)，國家水泥質量監督檢驗中心。

電子天平：d=0.1 mg，Max=220g，型號EX224ZH/AD，奧豪斯儀器(常州)有限公司。

1.2 校準項目及校準方法

1.2.1 示值誤差

開機預熱，稱取(10±0.1)g標準物質倒入試模環中，用刮平器刮平，放置壓片機中心位置，將壓模桿壓下，保持15 MPa壓力下10 s左右，取出壓模，用洗耳球吹去表面浮塵。再將壓好后的標準物質置于儀器中進行測定，重復3次，計算結果：

1.2.2 重復性

測量條件按1.3.1進行，選取標準物質并重復測量6次，計算結果。

1.2.3 穩定性

相同條件下，選取高含量的標準物質，在60min內，每隔10min測量一次，按照(3)計算穩定性。

(3)

2 校準實例

按照上述方法對上海愛斯特電子有限公司生產的DM1240型水泥X熒光硫鈣鐵分析儀進行校準。選取SO3進行測定，測試結果見表1。

表1 示值誤差的測定結果

表2 重復性的測定結果

表3 穩定性的測定結果

3 不確定度評定

3.1 測量模型

依據1.2.1中的示值誤差公式。

3.2 不確定度傳播率及計算公式

根據JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[9]中可知：

靈敏系數：

3.3 全部輸入量的標準不確定度的評定

根據表2計算平均值為2.56%；單次測量標準差為0.04%，則：

小于重復性引入的不確定度，故忽略不計。

3.3.2 測量點的標準值引入的不確定度u(cs)

3.4 合成標準不確定度

3.5 擴展不確定度

取U=kuc(Δ)=0.06%，k=2，則U=0.06%，k=2。