X-射線熒光光譜法測(cè)定鋁質(zhì)耐火材料中主次成分

沈菲 周遠(yuǎn)祥（河鋼承鋼檢驗(yàn)檢測(cè)中心，河北承德）

X-射線熒光光譜法測(cè)定鋁質(zhì)耐火材料中主次成分

沈菲 周遠(yuǎn)祥（河鋼承鋼檢驗(yàn)檢測(cè)中心，河北承德）

利用X-射線熒光光譜法對(duì)鋁質(zhì)耐火材料中的主要與次要成分進(jìn)行測(cè)定與分析，包括了Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、P2O5等成分，并添加純?cè)噭┖铣蓸?biāo)準(zhǔn)樣本，制作曲線，并通過對(duì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確度測(cè)定，發(fā)現(xiàn)該方法能夠有效測(cè)定耐火材料以及相關(guān)制品的主次成分。

X-射線熒光光譜法；耐火材料；主次成分；熔融制樣

耐火材料與相關(guān)制品是冶煉行業(yè)不可或缺的內(nèi)容，耐火材料的性能與質(zhì)量決定了生產(chǎn)效益，而耐火材料的質(zhì)量控制需要進(jìn)行加強(qiáng)組分的測(cè)定與分析。鋁質(zhì)耐火材料的組分測(cè)定分析技術(shù)通常用化學(xué)分析法，依賴于特定的化學(xué)反應(yīng)及其計(jì)量關(guān)系來對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分析的方法。這種方法具有操作復(fù)雜、測(cè)定時(shí)間較長、分析誤差較大等弊端，利用X-射線熒光光譜法進(jìn)行測(cè)定更具高效性。主要通過熔融制樣、基體效應(yīng)校正等試驗(yàn)確定鋁質(zhì)耐火材料各組分的可行性[1]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與條件

采用瑞士ARL X-射線光譜儀，射線管管壓50kV，管流50mA，真空光路。氣體流量40mL/min。

1.2 試劑

包括純?cè)噭㎜i2CO3、H3BO3、NH4I，以及惰性氣體混合氣體，體積分?jǐn)?shù)10%的CH4。

1.3 標(biāo)樣

根據(jù)試樣品種選取國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，加入純Al2O3試劑，人工合成標(biāo)樣。

1.4 樣品處理

稱取定量H3BO3、LiCO3、NH4I放入鉑黃坩堝中，充分?jǐn)嚢?，并進(jìn)行1100℃高溫爐處理，熔融5min左右之后取出。充分搖勻坩堝，讓熔珠滴入镕融物中，完全混勻。再進(jìn)行1-2min熔融處理，并將熔融物倒入模板中定型，之后再熔融1.5min，取出后冷卻處理，支撐表面光滑整潔的玻璃樣片，貼標(biāo)待測(cè)。

1.5 工作曲線建立與樣品分析

將標(biāo)準(zhǔn)樣品按照1:4的比例制成玻璃樣片，并按照1:1的條件進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)熒光強(qiáng)度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別進(jìn)行一次與分段回歸計(jì)算，將工作曲線保存，等待分析試樣使用。根據(jù)工作曲線以及基本校正系數(shù)計(jì)算結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 溶劑與稀釋比

X-射線熒光儀光譜法制樣主要包括熔融與壓片兩種形式，熔融能夠降低控制效應(yīng)的影響，稀釋可以消除基體的吸收效應(yīng)，相比較壓片方法更具有高效性。因此本文采用熔融方法進(jìn)行樣品的制備，鑒于鋁質(zhì)耐火材料熔點(diǎn)較高，為有效制備高品質(zhì)樣品，在選擇熔劑與稀釋比上進(jìn)行了比較試驗(yàn)。

首先為了保證試樣與熔劑能夠在高溫熔融狀態(tài)形成共融性玻璃樣品，通常可以選用Li2B4O7、LiBO2、LiF組合熔劑，鑒于Li2B4O7成本相對(duì)較高，本文選用H3BO3與Li2CO3組合熔劑。

熔劑比例的選擇上，根據(jù)H3BO3高溫下分解并與Li2CO3反應(yīng)方程式來看，CO2的生成有利于試樣的均勻混合。理論計(jì)算可得兩者質(zhì)量比例為5:3，能夠形成Li2B4O7，然而這種比例下的熔劑與試樣在高溫熔融狀態(tài)下并不利于形成高品質(zhì)的玻璃樣品，表現(xiàn)在玻璃體失去透明性，且不均勻。實(shí)驗(yàn)表明，采用質(zhì)量比6:1能夠有效形成低熔點(diǎn)共熔混合物。稀釋比選擇為1:10，該比例下的制樣均勻性要明顯由于其他比例的稀釋比。此外，H3BO3與Li2CO3質(zhì)量比越大，則形成的玻璃樣品質(zhì)量越好，綜合考慮熒光強(qiáng)度與基體效應(yīng)，選擇最佳比例為：H3BO3:LiCO3:試樣=7:3:1，稀釋比1:10，能夠有效消除基體增強(qiáng)吸收效應(yīng)。

2.2 燒失量校正

盡管稀釋比采用1:10，但是由于硼酸與碳酸鋰熔劑體系燒失量較大，導(dǎo)致樣品存在燒失量誤差。制備樣品平均質(zhì)量為6.15g，實(shí)際理論質(zhì)量應(yīng)為6.2g，當(dāng)燒失量小于1%的耐火材料時(shí)，理論計(jì)算結(jié)果沒有顯著差異。如果燒失量在3%以內(nèi)，則引起誤差一般在0.5%以內(nèi)；燒失量在5%以內(nèi)，則引起誤差為0.8%以內(nèi)。則對(duì)于誤差值大于5%的樣品進(jìn)行校正，稱取1.000g樣品，進(jìn)行1000℃灼燒，40min后計(jì)算燒失量，并按照1:4熔融制備樣品，按照1:5進(jìn)行結(jié)果計(jì)算。

2.3 工作曲線線性范圍

如表1所示。

表1 各組分工作曲線線性范圍

2.4 精密度實(shí)驗(yàn)

對(duì)各組分測(cè)定結(jié)果進(jìn)行精密度實(shí)驗(yàn)，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品與試樣進(jìn)行測(cè)量，分析結(jié)果與化學(xué)分析結(jié)構(gòu)的對(duì)比，進(jìn)而判斷X-射線熒光光譜法的精準(zhǔn)度與可靠性。

3 結(jié)語

綜合全文實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，利用X-射線熒光光譜法進(jìn)行鋁質(zhì)耐火材料的組分測(cè)定與分析效果非常好，相比較傳統(tǒng)的化學(xué)分析法具有明顯的高效性與可靠性。通過對(duì)熔劑體系的合理選擇，對(duì)熔劑比例與稀釋比的合理比較與選擇，得出最佳的熔劑配合比與稀釋比，熔融制樣后對(duì)燒失量進(jìn)行范圍確定與合理計(jì)算，并根據(jù)5%以內(nèi)的燒失量進(jìn)行相應(yīng)的燒失量校正測(cè)量，采用基體效應(yīng)校正防止基體效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成較大的誤差影響，最后確定工作曲線線性范圍，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精密度實(shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)精準(zhǔn)度較高，說明該方法具有可行性。

[1] 曲月華，王翠艷.X-射線熒光光譜法測(cè)定鋁質(zhì)耐火材料中主次成分[J].冶金分析，2016，26(4)：36-39.