X射線熒光光譜法測(cè)定磷酸中磷、鎂、鐵、鋁、鈣含量

陳紅娟

(云南云天化紅磷化工有限公司 云南開(kāi)遠(yuǎn) 661699)

云南云天化紅磷化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)云天化紅磷公司)主要生產(chǎn)磷酸一銨、磷酸二銨、磷酸二氫鉀、復(fù)合肥料、工業(yè)氟硅酸鈉等化工產(chǎn)品。公司現(xiàn)有70 kt/a半水-二水濕法磷酸生產(chǎn)裝置、130 kt/a濕法磷酸生產(chǎn)裝置和200 kt/a濕法磷酸生產(chǎn)裝置各一套，產(chǎn)品濕法磷酸主要用于磷酸一銨、磷酸二銨、復(fù)合肥料的生產(chǎn)。在濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中，磷礦所含的雜質(zhì)將全部或大部分溶解在磷酸中，雜質(zhì)的存在不僅會(huì)降低磷酸的質(zhì)量，而且會(huì)影響磷酸的進(jìn)一步加工利用。因此，云天化紅磷公司要求對(duì)每天生產(chǎn)出的濕法磷酸取樣進(jìn)行磷、鎂、鐵、鋁、鈣含量的分析。

云天化紅磷公司目前采用《磷肥和復(fù)合肥料生產(chǎn)分析規(guī)程》中規(guī)定的傳統(tǒng)分析方法對(duì)濕法磷酸中磷、鎂、鐵、鋁、鈣的含量進(jìn)行測(cè)定[1]。傳統(tǒng)分析方法雖然準(zhǔn)確度高，但耗時(shí)長(zhǎng)、所需試劑多、勞動(dòng)強(qiáng)度大，不能滿(mǎn)足日常快速分析的需求。為解決上述問(wèn)題，云天化紅磷公司采購(gòu)了X射線熒光光譜儀，建立了X射線熒光光譜法測(cè)定濕法磷酸中磷、鎂、鐵、鋁、鈣含量的方法。改進(jìn)后的方法操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)時(shí)間短，測(cè)定結(jié)果與傳統(tǒng)分析方法基本一致，準(zhǔn)確度高，精密度好，且可同時(shí)進(jìn)行多元素測(cè)定，能滿(mǎn)足磷酸樣品日常分析的要求。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

S8 Tiger型X射線熒光光譜儀，德國(guó)Bruker公司；M4型熔融機(jī)，加拿大Claisse公司；MS204S型電子天平，梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司。

25 mL鉑金專(zhuān)用坩堝(Pt 95%+Au 5%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、35 mm鉑金專(zhuān)用模具(Pt 95%+Au 5%)，加拿大Claisse公司。

助熔劑：66.67%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)四硼酸鋰+32.83%偏硼酸鋰+0.50%碘化鋰，加拿大Claisse公司。

氬-甲烷氣體：90%(體積分?jǐn)?shù)，下同)氬氣+10%甲烷，昆明鵬翼達(dá)氣體產(chǎn)品有限公司。

1.2 測(cè)量條件

各元素的測(cè)量條件見(jiàn)表1。

表1 元素測(cè)量條件

1.3 校準(zhǔn)樣品的選擇和制備

1.3.1 校準(zhǔn)樣品的定值

選擇云天化紅磷公司不同時(shí)段生產(chǎn)的具有代表性的20個(gè)磷酸樣品作為校準(zhǔn)樣品，采用傳統(tǒng)分析方法測(cè)定校準(zhǔn)樣品中各組分的含量，即采用磷鉬酸喹啉重量法測(cè)定P2O5含量，采用EDTA滴定法和磷酸鋁分離-EDTA滴定法測(cè)定MgO、Fe2O3、Al2O3含量，采用高錳酸鉀間接滴定法測(cè)定CaO含量[1]。校準(zhǔn)樣品中各組分的含量見(jiàn)表2。

1.3.2 校準(zhǔn)樣片的制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取7 g(精確至0.000 1 g)助熔劑于鉑金坩堝中，再稱(chēng)取0.30～0.35 g(精確至0.000 1 g)混合均勻的磷酸校準(zhǔn)樣品置于助熔劑上(盡量避免試樣滴到坩堝壁上，以防損壞坩堝)，將坩堝和樣品在電熱板上灼燒30 min，取下冷卻至室溫，放入熔融機(jī)中熔融，按照設(shè)定的程序進(jìn)行操作，制成校準(zhǔn)樣片，整個(gè)過(guò)程需要20 min。

1.4 校準(zhǔn)曲線的建立

根據(jù)儀器工作曲線建立流程，按照規(guī)定的測(cè)定條件測(cè)定上述20個(gè)磷酸校準(zhǔn)樣片，采集各元素的譜線強(qiáng)度。以磷酸校準(zhǔn)樣品中各組分的認(rèn)定值為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的譜線強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，建立校準(zhǔn)曲線。各組分校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差見(jiàn)表3。

表2 校準(zhǔn)樣品中各組分的含量

表3 各組分校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差

1.5 樣品測(cè)定

按照1.3.2制備樣品樣片，置于儀器樣品室，選擇相應(yīng)的校準(zhǔn)曲線，輸入樣品編號(hào)和樣品質(zhì)量后，選擇測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 試劑種類(lèi)和測(cè)定用時(shí)比較

選取同一個(gè)樣品用傳統(tǒng)分析方法(傳統(tǒng)法)和X射線熒光光譜法(XRF)同時(shí)進(jìn)行測(cè)定，對(duì)測(cè)定用時(shí)和所用試劑種類(lèi)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同測(cè)定方法需用試劑種類(lèi)和測(cè)定用時(shí)

從表4可以看出：采用傳統(tǒng)法測(cè)定磷酸樣品中磷、鎂、鐵、鋁、鈣含量時(shí)需要試劑23種，分析耗時(shí)300 min；采用XRF測(cè)定只需1種試劑，檢測(cè)時(shí)間短，測(cè)定1個(gè)樣品僅需70 min。

2.2 方法的精密度

選取云天化紅磷公司生產(chǎn)的5個(gè)磷酸樣品，每個(gè)樣品重復(fù)制備10個(gè)樣片，采用XRF進(jìn)行10次重復(fù)測(cè)定，并計(jì)算測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 精密度試驗(yàn)結(jié)果

從表5可以看出，XRF的精密度高、重現(xiàn)性好，說(shuō)明方法可靠，完全能滿(mǎn)足濕法磷酸測(cè)定的要求。

2.3 方法的準(zhǔn)確度

選取云天化紅磷公司生產(chǎn)的5個(gè)磷酸樣品，分別用XRF和傳統(tǒng)法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果

從表6可知，采用傳統(tǒng)法和XRF測(cè)定磷酸中磷、鎂、鐵、鋁、鈣的含量，結(jié)果基本一致，誤差均在傳統(tǒng)分析方法要求的允許范圍內(nèi)，說(shuō)明XRF準(zhǔn)確性較好，能夠用于濕法磷酸中磷、鎂、鐵、鋁、鈣含量的測(cè)定。

3 結(jié)語(yǔ)

云天化紅磷公司每天需要分析大量的磷酸樣品，采用傳統(tǒng)分析方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，XRF克服了傳統(tǒng)法耗時(shí)長(zhǎng)、所需試劑多、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。

采用XRF分析磷酸樣品，可多元素同時(shí)測(cè)定，簡(jiǎn)化了測(cè)定磷、鎂、鐵、鋁、鈣含量的步驟，節(jié)省了化學(xué)試劑，縮短了分析時(shí)間，提高了工作效率，降低了分析人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。該方法簡(jiǎn)便快速，準(zhǔn)確度和精密度都能達(dá)到要求，完全可代替煩瑣的傳統(tǒng)法，批量測(cè)定磷酸中磷、鎂、鐵、鋁、鈣的含量，適用于生產(chǎn)中控分析。