X射線熒光光譜法分析硅鈣復(fù)合脫氧劑中的硅、鈣含量

周 垣，太井超，楊 覦

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，天津300301）

1 引言

硅鈣復(fù)合脫氧劑是一種新型煉鋼輔料，在鋼水冶煉過程中加入鋼包中，其主要成分與金屬鋁在脫氧過程中產(chǎn)生的鋁氧化物反應(yīng)，從而去除氧化鋁夾雜，克服鋁脫氧的缺點，消除水口結(jié)瘤現(xiàn)象。我公司煉鋼廠在煉鋼過程中也使用硅鈣復(fù)合脫氧劑，要求對其主要化學(xué)成分硅、鈣進(jìn)行分析。由于目前沒有硅鈣復(fù)合脫氧劑分析的標(biāo)準(zhǔn)方法，傳統(tǒng)上硅的測定采用重量法、鈣的測定采用EDTA容量法，但操作過程繁雜、分析速度慢，不能適合生產(chǎn)上對檢測速度的要求。

本文提出的X射線熒光光譜分析方法，首先對樣品進(jìn)行高溫灼燒以消除還原性物質(zhì)對鉑合金坩堝的損害，同時消除由于樣品灼燒損失不同而帶來的分析偏差。選用硅石、爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品和灼燒后基準(zhǔn)碳酸鈣（氧化鈣）混合制備校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)樣品的方法，解決了工作曲線制作過程中沒有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)樣品的問題。用X射線熒光光譜法測定硅鈣復(fù)合脫氧劑中的硅、鈣，分析速度快，準(zhǔn)確度滿足生產(chǎn)要求。

2 儀器裝置和工作條件

2.1 儀器和試劑

Axios型X熒光光譜儀（荷蘭PANalytica1公司生產(chǎn)），端窗銠靶X光管；電熱自動熔樣爐（洛陽特耐試驗設(shè)備有限公司）；鉑金坩堝及模具：Pt+Au=95+5。

無水四硼酸鋰（分析純）；硝酸鋰（分析純）；飽和溴化鋰溶液；氬-甲烷氣：P10（90%氬氣+10%甲烷）。

2.2 工作條件

儀器工作條件詳見表1。為了采用經(jīng)驗系數(shù)法修正校準(zhǔn)曲線，除了對硅、鈣進(jìn)行了測定，同時對元素鋁、鎂、錳、鐵等元素進(jìn)行了測定，以采用經(jīng)驗系數(shù)法對硅、鈣的校準(zhǔn)曲線進(jìn)行修正。

2.3 試樣灼燒

稱取試樣（加工至160目，105℃烘箱內(nèi)烘干2 h）2 g置于已經(jīng)恒重的瓷坩堝中，放入（1000±50）℃馬弗爐中灼燒2 h，取出，稍冷后放入干燥器中冷卻至室溫，稱量其質(zhì)量，并計算灼燒后樣品量占全部樣品量的百分?jǐn)?shù)A。

表1 儀器工作條件

式中，A為灼燒后樣品量占全部樣品量的百分?jǐn)?shù)，%；W1為灼燒前樣品及空坩堝質(zhì)量，g；W2為灼燒后樣品及空坩堝質(zhì)量，g；W為稱量的樣品質(zhì)量，g。

2.4 試片制備

稱取7.5000 g（精確到±0.0001g）四硼酸鋰置于鉑金合金坩堝中、加入1.0000 g（精確到±0.0001 g）硝酸鋰和經(jīng)過2.3節(jié)處理的硅鈣復(fù)合脫氧劑樣品 0.5000 g（精確到±0.0001 g），充分混合均勻，滴加6滴飽和溴化鋰溶液，將鉑金坩堝置于自動熔融機(jī)上，啟動搖動裝置，在1100℃溫度下熔融18 min（預(yù)融3 min、搖動熔融15 min），使熔融物充分混勻，用鉑鉗夾起紅熱的坩堝迅速傾入模具中，自然冷卻成型，置于干燥器中待測。

2.5 樣品測定

根據(jù)儀器說明書建立硅鈣復(fù)合脫氧劑的分析程序，測定標(biāo)準(zhǔn)樣品的試片以建立校準(zhǔn)工作曲線并進(jìn)行譜線重疊及背景校正。

用建立的分析程序測定試樣，計算機(jī)自動進(jìn)行校正，屏幕顯示測定結(jié)果。此結(jié)果為灼燒后樣品各元素的含量，再根據(jù)樣品灼燒后樣品量占全部樣品量的百分?jǐn)?shù)A計算出待測樣品中硅、鈣的含量。

3 結(jié)果與討論

3.1 基體吸收增強效應(yīng)校正

由于測定的主元素含量變化較大，樣品經(jīng)1+15的稀釋比熔融，降低了基體效應(yīng)。我們采用經(jīng)驗系數(shù)法進(jìn)行校正，其基體效應(yīng)可以降到最低[2]。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品選擇

因為硅鈣復(fù)合脫氧劑沒有相應(yīng)商品化的標(biāo)準(zhǔn)樣品，我們用儀器附帶的定性分析軟件對多個樣品進(jìn)行了掃描分析，硅鈣復(fù)合脫氧劑的主要成分是硅和鈣，據(jù)此我們把爐渣、硅石、和經(jīng)灼燒后石灰石標(biāo)樣按不同比例混合配制出覆蓋硅鈣復(fù)合脫氧劑各成分的系列合成標(biāo)樣用于分析程序的建立，所用標(biāo)準(zhǔn)樣品情況見表2。

3.3 熔融條件選擇

為了簡化樣品熔融制備程序，考慮硅鈣復(fù)合脫氧劑樣品各元素含量與爐渣等樣品接近，我們把過去熔制爐渣樣品的條件應(yīng)用于硅鈣復(fù)合脫氧劑樣品試片的制備取得成功。具體熔樣條件為：采用飽和溴化鋰溶液作為脫模劑，按試樣+熔劑（1+15）的比例稀釋，1100℃熔融18 min（預(yù)融3 min、搖動熔融15 min）進(jìn)行熔樣操作。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備

3.4 精密度及準(zhǔn)確度試驗

取3個試樣，按融樣方法各制成11個玻璃樣片并分別進(jìn)行測試，作為方法的精密度，結(jié)果見表3。

為了考察本方法的準(zhǔn)確度，我們選取了近期采用化學(xué)法分析過的樣品，采用本文的方法進(jìn)行了分析，結(jié)果見表4。

表3 樣品測量結(jié)果的精密度 /%

表4 本方法和傳統(tǒng)化學(xué)法測量結(jié)果的比較

從表3和表4可以看出，采用X射線熒光光譜分析方法分析硅鈣復(fù)合脫氧劑中的硅、鈣含量，具有的較高測定精度，測定準(zhǔn)確度與化學(xué)值吻合情況良好，能夠滿足生產(chǎn)要求，方法令人滿意。

4 結(jié)論

用爐渣、硅石、灼燒石灰石標(biāo)樣混合制備校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)樣品，采用四硼酸鋰熔劑熔融制樣，X射線熒光光譜法分析煉鋼用硅鈣復(fù)合脫氧劑中的硅、鈣含量，分析速度快速，精密度、準(zhǔn)確度能夠滿足生產(chǎn)要求。

參考資料

[1]YB/T190.1—4，連鑄保護(hù)渣化學(xué)分析方法[S].

[2]吉昂，陶光儀等.X射線熒光光譜分析技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2002.