X-射線熒光光譜法測定瓦斯灰、除塵灰的化學(xué)成分

馬曉云，李健，宋鴻印，甘鳳紅，何秀琴

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司制造管理部）

1 前言

X-射線熒光光譜法分析可測元素范圍廣，可測濃度范圍寬，還具有快速、準(zhǔn)確，操作簡單、可進(jìn)行無損分析的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、冶金、化工、環(huán)保等領(lǐng)域，部分鋼鐵企業(yè)將X-射線熒光應(yīng)用于原輔材料的分析。瓦斯灰、除塵灰是煉鋼、高爐除塵后的廢料，由于鐵含量較高，可作為燒結(jié)輔料二次利用。對瓦斯灰、除塵灰的化學(xué)成分檢驗(yàn)方法均為化學(xué)分析方法。化學(xué)分析方法分析周期長、操作繁瑣、效率低，不能滿足快節(jié)奏的生產(chǎn)需要。由于瓦斯灰、除塵灰中含有較高的游離碳，直接熔樣會(huì)對鉑金坩堝產(chǎn)生較嚴(yán)重腐蝕，因此試樣預(yù)先在高溫爐下灼燒，灼燒從低溫緩慢升溫，溫度控制在（815±10℃）；再將灼燒后試樣與熔劑通過高溫熔融，改變樣品的礦物結(jié)構(gòu)，形成一種均勻的非晶體共熔體，消除復(fù)雜的礦物結(jié)構(gòu)效應(yīng)，通過熔劑的高倍稀釋降低共存元素間復(fù)雜的基體影響。用鐵礦石標(biāo)樣、生產(chǎn)瓦斯灰、除塵灰樣品控樣等配成不同含量梯度的系列校準(zhǔn)樣，制作工作曲線，由此建立了瓦斯灰、除塵灰的X-熒光光譜法。生產(chǎn)應(yīng)用表明該法準(zhǔn)確度和精密度好，操作快速簡便。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要儀器與試劑

X-熒光光譜儀MXF2400（日本島津多道型）：端窗銠靶。儀器工作條件參數(shù)見表1。

鉑黃金坩堝（Pt95%+Au5%）∶底部直徑≥20mm，厚度≥1mm,底部內(nèi)表面平整，定期拋光。

四硼酸鋰：X熒光專用粉末，在600℃灼燒4h，于干燥器中冷卻后待用。

硝酸鋰：分析純；碘化銨溶液：分析純，配成22%溶液貯于棕色瓶中。

2.2 樣片的制備

于鉑黃金坩堝中，按表2稱取樣量、熔劑量、脫模劑量。在（1100±10）℃熔融10min，搖勻10 min取出，將熔融試樣快速倒在已加熱的鉑黃金模具中，水平靜置冷卻后，將熔片倒在干凈的玻璃棉上，標(biāo)識后，放于干燥器中。

3 結(jié)果與討論

3.1 校準(zhǔn)曲線繪制

選 取 鐵 礦 石 標(biāo) 樣（WK92301b、WK88301b、GSB03-1834-05、GSB03-1804-2005、GSBD31004a、YSBC14729、GSB03-2038-2006、YSBC14720-98、GSBD31004a、GSB03-2036-2006、YSBC28756-2008）、生產(chǎn)樣品內(nèi)控樣品按不同比例配成既有一定含量范圍又有適當(dāng)梯度的系列標(biāo)樣，熔制成樣片。在儀器選定的工作條件下(表1)，測定X熒光強(qiáng)度，繪制含量與強(qiáng)度曲線，進(jìn)行樣品的測定，儀器自動(dòng)測定并顯示結(jié)果。

表1 測量條件

表2 樣量、熔劑量

3.2 成分分析

計(jì)算各成分分析結(jié)果，以質(zhì)量百分含量表示。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的校準(zhǔn)

在儀器工作條件下測試樣品，由于生產(chǎn)樣品的變化性，需要經(jīng)常對標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行校準(zhǔn)，以適應(yīng)生產(chǎn)需要。校準(zhǔn)公式：

采用共存元素校正時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)樣品越多越準(zhǔn)確。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)樣品20個(gè)。

3.4 制樣重復(fù)性試驗(yàn)

取一樣品在相同的制樣條件下制取10個(gè)玻璃樣片，在X-射線熒光儀器上測定，其重復(fù)性結(jié)果令人滿意，見表3。

表3 制樣重復(fù)性驗(yàn)證數(shù)據(jù),%

表3 制樣重復(fù)性驗(yàn)證數(shù)據(jù),%

SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 1 4.63 1.84 14.15 6.22 43.79 2 4.62 1.85 14.10 6.20 43.74 3 4.62 1.93 14.10 6.27 43.67 4 4.66 1.87 14.08 6.25 43.68 5 4.63 1.91 14.10 6.30 43.64 6 4.62 1.81 14.19 6.26 43.72 7 4.62 1.81 14.12 6.24 43.62 8 4.63 1.88 14.09 6.19 43.73 9 4.62 1.91 14.12 6.25 43.70 10 4.64 1.80 14.16 6.24 43.80 Ave 4.63 1.86 14.12 6.24 43.71標(biāo)準(zhǔn)偏差SD 0.160 0.102 0.307 0.032 0.059 RSD(%) 0.25 0.35 0.35 0.51 0.136

4 與化學(xué)濕法比對驗(yàn)證

分別選取6個(gè)不同生產(chǎn)樣品，分別采用化學(xué)分析和X-射線熒光檢測進(jìn)行比對試驗(yàn)，結(jié)果見表4。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)分析，認(rèn)為X-射線熒光檢測方法與化學(xué)濕法分析無顯著性差異，本方法可用于高爐噴瓦斯灰、除塵灰灰分的分析。

表4 與化學(xué)濕法t檢驗(yàn)驗(yàn)證表

5 結(jié)論

（1）通過對制樣條件的反復(fù)試驗(yàn)研究，選擇合適的熔融時(shí)間和稱樣配比對于提高熔融法X-射線熒光法分析結(jié)果準(zhǔn)確度非常重要。

（2）良好的玻璃熔片試樣克服了粒度對熒光分析影響，分析精度接近于化學(xué)濕法分析水平。該方法適用于不同含量分布高爐噴瓦斯灰、除塵灰灰分的日常分析。

（3）X-射線熒光光譜法測定高爐噴瓦斯灰、除塵灰灰分，較化學(xué)分析方法，大大縮短了分析時(shí)間，使分析速度從原來的每個(gè)試樣全元素分析需5小時(shí)到僅需要1.5小時(shí)，為高爐提供了快速、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，而且降低化學(xué)廢液污染，同時(shí)也節(jié)省了人力、物力，降低了成本。