粉末壓片－能量色散X射線熒光光譜法測定基夫賽特直接煉鉛爐渣中的主要組分

王軍學

（株洲冶煉集團股份有限公司 質量保證部分析中心，湖南 株洲412004）

0 前言

X－射線熒光光譜法作為一門廣泛應用的實驗室分析技術已為人們所熟悉，它能對各種形式的樣品（固、液、氣、泥漿等）進行直接、快速、多元素分析，分析濃度范圍廣，分析成本低，具有獨特的特點。近年來，這種分析技術開始走出化驗室，走向生產現場，在流程控制中發(fā)揮出積極的作用［1］。其中以放射源激發(fā)、Si－PIN或SDD作為探測器的能量色散X射線熒光光譜儀由于其分辨率高、占地空間小、價格相對便宜，是一種越來越被廣泛應用的分析儀器，目前在冶金、地質礦山、石油化工、水泥生產、宇宙探測等領域的現場分析和過程控制分析中發(fā)揮著重要的作用［2－6］?；蛸愄刂苯訜掋U是目前煉鉛技術比較成熟及環(huán)境污染較小的冶煉方法，適合現代工業(yè)的發(fā)展趨勢。該項目中的主要產品爐渣中的各主要組分檢測結果是衡量冶煉過程控制是否達標的主要依據。通過自制校準樣品，直接粉末壓片在布魯克S2 RANGER EDX光譜儀建立了各主要組分的工作曲線，檢測結果令人滿意，快速準確地滿足了生產的要求。

1 實驗部分

1.1 儀器及材料

S2RANGER EDX光譜儀（德國布魯克公司，Pd靶 X 射線管，50W）：S2RANGER SPECTRAEDX分析軟件。

5E－PC1×100制樣粉碎機（長沙開元儀器有限公司），YYJ－50壓樣機（長春科光機電有限公司）。

硼酸（分析純），實驗用水為二次去離子水。

1.2 校準樣品的制備及定值

在已有各元素分析結果的生產樣品中，按不同含量梯度選取不少于20個樣品，經過重新研磨粉碎使其過（0.075mm）篩，在驗證樣品的均勻性后，對各元素重新分別采用化學滴定法、原子吸收光譜法、重量法對相應元素進行多次定值，得到至少6個標準值，經數據處理后得到各樣品中各元素的標準值。真空包裝保存。

1.3 粉末壓片

稱取10g樣品，以硼酸鑲邊墊底，用壓樣機在300kPa的壓力定時20s進行壓片，要求制成的樣片已壓緊、表面平整、無裂痕。吹掃樣片表面灰塵后，此樣片（內徑32mm，外徑40mm）可用來進行分析。

1.4 儀器測量條件

根據樣品中各元素性質和含量高低，并結合儀器性能，設定測定條件如表1。

表1 儀器測量條件

1.5 校準曲線繪制

將定值好的20個校準樣品各元素的含量登記到標樣表中，在設定儀器測量條件下分別測定各個標準樣品，得到各元素強度值，然后按式（1）進行回歸，求出校準曲線的斜率、截距和譜線重疊校正系數，用隨機分析軟件SPECTRAEDX中的可變理論α系數法進行基體效應校正：

式中：Ci和Cj分別為測量元素和影響元素的濃度 ；S和b分別為校準曲線的斜率和截距；Ii為測量元素的X射線熒光強度；βij為譜線重疊校正系數；Ik為重疊譜線的理論計算強度；αij為影響元素對測量元素的可變理論系數。

通過以上工作，使校準曲線標準偏差大大提高，滿足分析測定要求。表2為各元素校準曲線繪制情況。

表2 各元素校準曲線情況

1.6 樣品測量

將生產樣品按校準樣品制備要求制成樣片，根據新建的測定方法進行測定，大約10min，各元素的分析結果將自動顯示出來。

2 結果與討論

2.1 樣品粒度影響

對粒度為0.120，0.08，0.075mm 的同一樣品分別進行分析，0.075mm的樣品的均勻度和分析結果滿足分析要求，本試驗選取樣品粒度為0.075mm。稱取約50g樣品，在振蕩磨中研磨6min，可使樣品全部達到0.075mm。

2.2 壓片壓力的影響

將樣品分別采取250，300，350kPa壓力壓片，實驗表明壓力為300，350kPa時，無需添加粘結劑，樣品成片情況良好，分析結果穩(wěn)定準確，本方法選取300kPa壓力。

2.3 保壓時間的影響

實驗表明，保壓時間在15，20，30s時對分析結果無明顯影響，本實驗選取保壓時間20s。

2.4 儀器穩(wěn)定性考核

在一天內將同一樣片重復測定5次，考核儀器短期穩(wěn)定性；將此樣片在一周內每天測定一次，考核儀器長期穩(wěn)定性；考核數據見表3和表4。

表3 短期穩(wěn)定性考核數據（n＝5） ／%

表4 長期穩(wěn)定性考核數據 ／%

從表3、表4可以看出，該儀器性能穩(wěn)定，滿足生產要求。

2.5 方法精密度

取一生產樣，在相同壓餅條件下，壓5次餅進行測定，統(tǒng)計見表5。

表5 精密度考核 ／%

2.6 分析結果對照

在一段時間內，我們從生產樣品中抽取部分樣品對各元素采取熒光光譜法分析和化學分析同時比對分析結果，部分數據如表6所示。

表6 分析結果對照 ／%

3 結語

通過精密度和準確度實驗數據考核，并從快速指導生產的要求出發(fā)，本實驗取得了令人滿意的結果。通過對儀器進行定期銅片校正，對方法進行不定期的漂移校正，本方法實現了基夫賽特直接煉鉛爐渣中Zn，Fe，Pb，Cu，SiO2，CaO 等元素的準確快速測定，滿足了生產控制的需要。

［1］陳永欣，唐夢奇，黎香榮，等.X射線熒光光譜法同時測定富錳渣中主次組分［J］.中國無機分析化學，2012，2（4）：39－42，46.

［2］章連香，符斌.X－射線熒光光譜分析技術的發(fā)展［J］.中國無機分析化學，2013，3（3）：1－7.

［3］王斌.偏振能量色散X射線熒光光譜法測定煉鋼污泥中的化學成分［J］.中國無機分析化學，2012，2（1）：61－63.

［4］王玉紅，姚桂蓮.X射線熒光分析法在地質分析領域應用新進展［J］.西部探礦工程，2008（6）：128－130.

［5］王毅民，王曉紅 .我國地質分析中X射線光譜技術的回顧與展望［J］.巖礦測試，2000，19（4）：275－276.

［6］卓尚軍 .X射線熒光光譜分析［J］.分析試驗室，2009，28（7）：112－114.