X射線熒光光譜法分析硅錳合金中的硅、錳、磷

李宗超曹興旺馬文廣王剛金立寧

X射線熒光光譜法分析硅錳合金中的硅、錳、磷

李宗超1曹興旺1馬文廣1王剛1金立寧2

（1.日照鋼鐵有限公司 山東日照 276806；2.日照出入境檢驗(yàn)檢疫局）

對(duì)硅錳合金進(jìn)行熔融制片，使用X射線熒光光譜儀對(duì)硅錳合金進(jìn)行分析，選擇合適的分析條件，確定儀器最佳參數(shù)，建立校準(zhǔn)曲線。試驗(yàn)證明，本方法測(cè)量結(jié)果與經(jīng)典化學(xué)方法結(jié)果相吻合，且本方法分析速度快，結(jié)果準(zhǔn)確，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，可為相關(guān)部門(mén)提供參考。

X射線熒光光譜儀；硅錳合金；熔融制樣；掛壁；氧化

1 前言

硅錳合金是煉鋼生產(chǎn)中常用的脫氧劑和脫硫劑，又以合金元素的形式對(duì)鋼材的性能起合金化作用，改善鋼的加工性能和力學(xué)性能。因此，硅錳合金在煉鋼生產(chǎn)中起到至關(guān)重要的作用。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)單位采用化學(xué)分析方法進(jìn)行硅錳合金檢測(cè)，經(jīng)典化學(xué)分析方法需對(duì)各個(gè)元素逐個(gè)分析，過(guò)程繁瑣、周期長(zhǎng)，且所使用化學(xué)試劑污染環(huán)境，危害人體健康。本文利用X射線熒光分析法樣品制備簡(jiǎn)單、快速準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)硅錳合金進(jìn)行熔融制片，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法建立校準(zhǔn)曲線進(jìn)行分析［1，2］。該方法滿足了多元素同時(shí)檢測(cè)，簡(jiǎn)單、快速［3］，可有效及時(shí)的為生產(chǎn)提供參考數(shù)據(jù)，改善熔分爐生產(chǎn)工藝。

2 材料與方法

2.1材料

2.1.1試驗(yàn)樣品

硅錳合金標(biāo)準(zhǔn)樣品：編號(hào)為GSB03-1946-2005、BH0311-2、BH0311-5、YSBC37651B-10、GBW01427、GSB03-1359-2001，外購(gòu)；硅錳合金生產(chǎn)樣品：編號(hào)為GMHJ01、GMHJ02、GMHJ03、GMHJ04、GMHJ05、JM01、JM02、JM03，日照鋼鐵有限公司生產(chǎn)。

2.1.2試劑

過(guò)氧化鋇、無(wú)水四硼酸鋰、碳酸鋰：均為分析純；溴化鋰：化學(xué)純。

2.1.3實(shí)驗(yàn)儀器

X射線熒光光譜儀：AX4400型，荷蘭帕納科；高頻熔樣機(jī)：V2D+，北京靜遠(yuǎn)世紀(jì)科技有限責(zé)任公司；顎式破碎機(jī)：125*150，江西省南昌市達(dá)盛礦冶設(shè)備廠；振動(dòng)磨：KF-B-1A，江西省南昌市達(dá)盛礦冶設(shè)備廠；標(biāo)準(zhǔn)篩：120目，上海豐行篩網(wǎng)制造有限公司；縮分器：HX-B-2009，鶴壁市金宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；鉑黃坩堝：30 mL，天津銀鵬發(fā)展金屬制品有限公司。

2.2方法

2.2.1樣品制備

在樣品干燥的情況下，使用顎式破碎機(jī)對(duì)塊狀樣品進(jìn)行破碎，使用縮分器進(jìn)行縮分混勻，使用振動(dòng)磨制成粉末樣品。

2.2.2實(shí)驗(yàn)條件

2.2.2.1樣品粒度的選擇

對(duì)磨制好的粉末樣品使用標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分，在相同熔融條件下對(duì)不同粒度的樣品進(jìn)行制備分析。

2.2.2.2氧化條件的選擇

經(jīng)試驗(yàn)，氧化過(guò)程需分兩個(gè)階段進(jìn)行，第一階段氧化溫度為550℃，第二階段氧化溫度為800℃。在以上氧化溫度的條件下，采用不同的氧化時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2.2.3熔融溫度的選擇

對(duì)同一樣品在統(tǒng)一氧化條件下，使用不同熔融溫度進(jìn)行熔融制備。

2.2.2.4測(cè)量條件的選擇

本方法對(duì)硅錳合金中的硅、錳、磷進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行定性掃描，分析譜線強(qiáng)度、峰角度等數(shù)據(jù)，確定各元素的最佳測(cè)量條件。

2.2.3樣片制備

將樣品制備成粒度小于120目的粉末。稱(chēng)量6.0000（±0.0005）g無(wú)水四硼酸鋰于鉑金坩堝中，在高頻熔樣機(jī)上于1150℃下熔融，旋轉(zhuǎn)坩堝進(jìn)行掛壁打底。稱(chēng)量0.2000（±0.0003）g硅錳合金、0.5000（± 0.0005）g碳酸鋰、1.0000（±0.0005）g過(guò)氧化鋇于塑料坩堝中進(jìn)行混勻。將混勻后的樣品倒入經(jīng)無(wú)水四硼酸鋰掛壁打底的坩堝中，覆蓋1.0000（±0.0005）g無(wú)水四硼酸鋰。在馬弗爐中于550℃下氧化15 min，800℃下氧化10 min。加入4滴飽和溴化鋰溶液做脫模劑，使用高頻熔樣機(jī)在1200℃下熔融8 min。待樣片冷卻成型后取出備用。

2.2.4校準(zhǔn)曲線的繪制

選取含量呈梯度排列的硅錳合金標(biāo)準(zhǔn)樣品15組，按已選定的測(cè)量條件在X射線熒光光譜儀上測(cè)量特征譜線強(qiáng)度，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法建立硅錳合金硅、錳、磷的校準(zhǔn)曲線，通過(guò)背景扣除等校正方法進(jìn)行校正［4］，消除背景誤差和譜線干擾。

3 結(jié)果與分析

3.1實(shí)驗(yàn)條件的選擇

3.1.1樣品粒度

通過(guò)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，樣品粒度大于120目時(shí)分析結(jié)果穩(wěn)定，因此，采用120目作為制樣粒度要求。

3.1.2氧化條件

通過(guò)試驗(yàn)得出，550℃下氧化15 min、800℃下氧化10 min可以滿足分析要求。

3.1.3熔融溫度

通過(guò)分析結(jié)果得出，熔融溫度達(dá)到1 100℃后，測(cè)量結(jié)果趨于為穩(wěn)定。為保證結(jié)果重現(xiàn)性和操作統(tǒng)一性，采用1 200℃作為熔融溫度。

3.1.4測(cè)量條件

本方法對(duì)各元素的最佳測(cè)量條件見(jiàn)表1。

表1　測(cè)定硅錳合金各元素最佳測(cè)量條件

3.2分析方法的準(zhǔn)確度

使用所建立的校準(zhǔn)曲線對(duì)5組試樣進(jìn)行分析，所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2　準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2顯示，硅錳合金硅、錳、磷的熒光值與化學(xué)值對(duì)應(yīng)良好，準(zhǔn)確度高。

3.3分析方法精密度

取3個(gè)試樣樣片，使用校準(zhǔn)曲線連續(xù)分析6次，所得分析值見(jiàn)表3。

表3顯示，分析方法的精密度良好。

表3　精密度試驗(yàn)結(jié)果

由此可見(jiàn)，本方法的精密度和準(zhǔn)確度都適應(yīng)并滿足生產(chǎn)需要。

4 結(jié)論

本方法采用掛壁熔融制樣的方法將樣品制成玻璃樣片，用X射線熒光光譜儀分析硅錳合金試樣中硅、錳、磷的百分含量，分析結(jié)果準(zhǔn)確度與精密度都能達(dá)到要求，穩(wěn)定性好。本方法較之傳統(tǒng)的化學(xué)方法大大縮減了工時(shí)，提高了工作效率，并且簡(jiǎn)單易掌握，更適合硅錳合金生產(chǎn)工藝調(diào)整的需要。

［1］吉昂，陶光儀，卓沿軍，等.X射線熒光光譜分析［M］.北京：科學(xué)出版社出版，2003.

［2］陸曉明.X射線熒光光譜分析在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用［C］.全國(guó)第六屆X射線熒光光譜學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)與X射線光譜分析研討會(huì)論文集，2005.

［3］Didier Bonvin，Ravi Yellepeddi.X射線熒光光譜法和X射線衍射技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的最新進(jìn)展：化學(xué)分析與相分析的結(jié)合［J］.冶金分析，2009，29（12）：1-6.

［4］梁國(guó)立，馬光祖，鄧賽文.X射線熒光分析原理與應(yīng)用［C］.中國(guó)理學(xué)XRF光譜儀用戶協(xié)會(huì)，2002.

Analysis of Silicon，Manganese，Phosphorus in Silicon Manganese Alloy by X Ray Fluorescence Spectrometry

Li Zongchao1，Cao Xingwang1，Ma Wenguang1，Wang Gang1，Jin Lining2
（1.Rizhao Steel Co.，Ltd.，Rizhao，Shandong，276806；2.Rizhao Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau）

The melting of silicon manganese alloy production，the use of X ray fluorescence spectrometer analysis of silicon manganese alloy，choose the suitable analysis conditions，to determine the optimal parameters of the instrument，the establishment of calibration curves.The method of measuring results is consistent results with the classical chemical methods.Tests prove that，this method is fast，accurate，meet the needs of production.

X Ray Fluorescence Spectrometer；Silicon Manganese Alloy；Fusion Sample Preparation；Oxidation

O657.34

E-mail：rzsteellzc@163.com

2014-10-29