X熒光光譜法測定硫精礦中硫元素

趙永宏

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司監(jiān)測中心，陜西華縣 714102)

硫精礦是金堆城鉬業(yè)股份有限公司主要副產(chǎn)品之一，主要用作化工原料，生產(chǎn)硫酸。準(zhǔn)確測定硫精礦中的硫元素含量，對硫精礦質(zhì)量控制具有重要意義。硫精礦中硫元素分析通常采用燃燒中和法［1］，該方法是傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法，對標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定、滴定終點(diǎn)判定都有嚴(yán)格要求，操作繁瑣且分析時間長。筆者采用波長色散X射線熒光光譜法測定硫精礦，其原理是由X射線管發(fā)出的一次X射線激發(fā)硫精礦樣品，使其中的硫元素輻射特征熒光X射線，根據(jù)譜線的波長和強(qiáng)度對被測樣品中硫元素進(jìn)行定量分析［2–3］。該法操作簡便，節(jié)能、環(huán)保，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

1 實(shí)驗部分

1．1 主要儀器與試劑

X射線熒光光譜儀：Axios型，配有SuperQ4.0分析軟件，荷蘭帕納科公司；研磨機(jī)：GJ–1型，河南鶴壁煤設(shè)備有限公司；壓片機(jī)：ZHY–401A型，河南鶴壁煤設(shè)備有限公司；

電子天平：AE200型，最大稱量205 g，分度值0.1 mg，瑞士梅特勒公司；

硼酸、乙醇：分析純。

1．2 儀器工作條件

分析線：Kα；晶體：PE002；準(zhǔn)直器：300 μm；探測器：Flow ；濾光片：None；電壓25 kV；電流：160 mA。

1．3 實(shí)驗方法

1.3.1 工作曲線繪制

由于沒有硫精礦標(biāo)準(zhǔn)樣品，故選用生產(chǎn)中不同品位段的硫精礦樣品，對選中樣品研磨5 min，然后對選取的樣品進(jìn)行定值，采取不同人員，用不同分析方法對樣品進(jìn)行多次測定，保證標(biāo)樣定值準(zhǔn)確，標(biāo)樣粒度控制在75μm。按照壓片條件壓制好標(biāo)準(zhǔn)樣品，再按照測量條件設(shè)定好X射線熒光光譜儀的分析參數(shù)，對標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行采譜、統(tǒng)計計數(shù)率，然后在SuperQ4.0分析軟件上計算強(qiáng)度，繪制工作曲線。

1.3.2 樣品測定

將待測壓片樣品放入樣品測量室，啟動分析程序，儀器自動進(jìn)行條件設(shè)定和數(shù)據(jù)測量，測量結(jié)束后顯示分析結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2．1 粒度試驗

把 同 一 樣 品 研 磨 成 150，75，48 μm (–100，–200，–300目 )3種粒度的粉末，在壓力 30 t、保壓時間 20 s條件下進(jìn)行壓片［4–5］。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，150 μm粉末壓片表面粗糙，75，48 μm粉末壓片表面光滑，因此確定樣品粒度為75 μm。

2．2 壓片試驗條件

硫精礦采用硼酸墊底鑲邊，壓片條件試驗結(jié)果見表1。由表1結(jié)果可知，硫精礦的壓片壓力30 t，保壓時間20 s時壓片表面質(zhì)量好。稱樣量設(shè)為(8±0.1) g，硼酸稱量為 (10±0.1) g。

表1 壓片條件試驗結(jié)果

2．3 基體效應(yīng)與譜線重疊校正

由于壓片法很難消除粒度效應(yīng)、礦物效應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)樣品中組分的含量變化很大，同時需要克服樣品的基體效應(yīng)、礦物效應(yīng)及元素間的相互干擾等［6］，即需要進(jìn)行基體效應(yīng)校正［7］，校正數(shù)學(xué)公式見式(1)：

式中：Ci——未知樣品中分析元素i的含量；

Di——分析元素i的校準(zhǔn)曲線的截矩；

Lik——干擾元素k對分析元素i的譜線重疊干擾校正系數(shù)；

Zk——干擾元素k的含量或計數(shù)率；

Ei——分析元素i校準(zhǔn)曲線的斜率；Ri——分析元素i的計數(shù)率；

N——共存元素的數(shù)目；

α——基體校正因子；

i，j，k——分析元素、共存元素和干擾元素；Zj——共存元素的含量。

2．4 檢出限

方法檢出限按式(2)計算：

式中：m——單位含量的計數(shù)率；

Ib——背景計數(shù)率；

tb——背景的計數(shù)時間。

經(jīng)計算硫元素的檢出限為3.05 μg／g。

2．5 精密度試驗

用所建方法對同一硫精礦樣品進(jìn)行11次平行測定，計算測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表2。由表2可知，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.42%，說明方法的精密度較高，滿足檢測要求。

表2 精密度試驗結(jié)果 %

2．6 準(zhǔn)確度試驗

采用本方法和化學(xué)法(燃燒中和法)對10批硫精礦樣品進(jìn)行測定，測定結(jié)果見表3。由表3可知，10個樣品中8個樣品的測定結(jié)果與化學(xué)法測定結(jié)果之間的相對偏差在–0.2～0.5%之間，小于硫精礦燃燒中和法允許差(0.60%)［1］，說明所建方法測定結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

表3 兩種方法對硫精礦樣品的測定結(jié)果 %

2．7 穩(wěn)定性試驗

用該方法在 6 個月 (5，6，7，8，9，10 月 )內(nèi)對同一樣品進(jìn)行測定，檢驗儀器和分析方法的穩(wěn)定性，硫含量測定結(jié)果分別為48.12%，48.56%，48.37%，48.06%，48.58%，48.13%，極大值和極小值之間相差0.52%，在允許誤差范圍內(nèi)，說明本方法測定結(jié)果的穩(wěn)定性良好。

3 結(jié)語

采用X射線熒光光譜法測定硫精礦中的硫元素，其技術(shù)難點(diǎn)是克服樣品的基體效應(yīng)、礦物效應(yīng)及元素間相互干擾，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能、環(huán)保、快速、準(zhǔn)確，能隨時對樣品進(jìn)行分析，比化學(xué)分析方法更有利于硫精礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量控制。

［1］ GB／T 2462–1996 燃燒中和法［S］.

［2］ 李金明 . X 射線熒光光譜儀［J］.甘肅冶金，2011，33(6): 121–123.

［3］ 田文輝，王中岐，張敏.能量色散X射線熒光光譜法測定鉬礦石中鉬鉛銅［J］.巖礦測試，2008,27(3): 235–236.

［4］ 尹靜，黃睿濤.粉末壓片制樣法–X射線熒光光譜法測定鐵礦石中鈦砷錳［J］.巖礦測試，2011，30(7): 40–43.

［5］ 張香榮，陳潔，張立新.鋁質(zhì)、硅質(zhì)和鎂質(zhì)耐火材料的X熒光光譜快速分析［J］.冶金分析，2005，25(1): 15–18.

［6］ 王寶玲.鉬選礦工藝中鉀元素檢測分析研究［J］.現(xiàn)代化工，2014(2): 164–166.

［7］ 張磊. X熒光分析基體效應(yīng)校正研究及在水泥工業(yè)中的應(yīng)用［J］.中國建筑材料科學(xué)研究，2008，13(6): 38–40.