鋁土礦中主要成分測定方法研究

摘要:本文采用粉末壓片的方法和經(jīng)驗系數(shù)法校正集體效應(yīng)，對鋁土礦中主要成分采用XRF法進(jìn)行測定，對鋁土礦的快速分析起到了一定的作用。

關(guān)鍵詞:X射線熒光光譜 鋁土礦 成分

0 引言

鋁土礦是氧化鋁生產(chǎn)的主要原材料，分析方法主要采用絡(luò)合滴定法、分光光度法、重量法等，操作過程繁瑣、分析周期長，分析結(jié)果受分析人員及各種試劑因素影響較大。目前鋁行業(yè)中分析鋁土礦中常采用的是國家標(biāo)準(zhǔn)方法，此方法操作步驟繁瑣，分析流程長，已不能滿足目前生產(chǎn)急需。X射線熒光光譜(XRF)方法具有自動化程度高、分析精度好、制樣簡單、成本低、速度快等優(yōu)點。利用XRF進(jìn)行鋁土礦定量分析時，大多采用硼酸鹽熔融玻璃樣片的制樣方法，但是由于該制樣方法對設(shè)備要求高、制樣時間長，不適合于進(jìn)行現(xiàn)場快速分析.本文采用粉末直接壓片和經(jīng)驗系數(shù)校正基體效應(yīng)的方法，擬定了Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、K2O主量組分的現(xiàn)場快速分析方法。

1 實驗部分

1.1 試樣制備 為了達(dá)到現(xiàn)場快速分析的要求，采用了低壓聚乙烯粉末鑲邊墊底的粉末直接壓片的方法.對輕元素Al、Si 的測定，粒度和礦物效應(yīng)的影響是非常嚴(yán)重的.欲達(dá)到基本消除樣品粒度對Si Kα或Al Kα的影響，需將樣品粉碎至亞微米級的顆粒度.顯然，這樣的粒度要求在礦山的實際工作中是無法達(dá)到的。在方法研制過程中，對如何減少樣品粒度效應(yīng)的制樣方法和步驟進(jìn)行了研究，確定了較好的制樣步驟，基本能達(dá)到測定試樣和監(jiān)控樣的粒度一致，制樣步驟如下:①取約20g粒度為125μm的鋁土礦粉末樣放入振動磨中研磨40s縮分出約4g磨細(xì)的樣品。②用專用壓樣模具，采用低壓聚乙烯粉末鑲邊墊底的方法，將4g樣品(或監(jiān)控樣) 壓成樣片，其壓力為25 MPa，保持30s，退模取樣。樣片尺寸為外40mm、內(nèi)32 mm。③在樣片的背面或周邊寫上樣品號，放入帶硅膠的干燥器中待測。

1.2 儀器及測量條件 本實驗應(yīng)用理學(xué)3070型X射線熒光光譜儀，銠靶X光管，40kV，50mA，真空光路，不用過濾片和衰減器，視野光欄<30mm，試樣面罩<30mm，各組分的具體測量條件，見表1。

2 曲線標(biāo)準(zhǔn)與基體校正

選擇具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)樣品，測得其2θ角峰強度，扣除背景強度，并與已知元素含量(濃度) 選擇二次方程Xi=AiI2+BiI+Ci建立元素分析曲線，計算出各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的系數(shù)Ai、Bi、Ci、Xi元素i的化學(xué)濃度，Iii元素經(jīng)校正后的測量強度.根據(jù)礦石類型，組分含量范圍建立了三組分析曲線:① GAL組曲線:用于測量高鋁(65%～79%Al2O3)、低硅(0.5%～10%SiO2)、低鐵(0.4%～8%Fe2O3)型高鋁礦石。②DAL組曲線:用于測量中高鋁(55%～70% Al2O3)、中高硅(5%～24%SiO2)、中低鐵(2%～10%Fe2O3)型鋁土礦石。③LAL組曲線:用于測量中低鋁(40%～60%Al2O3)、中低硅(5%～15%SiO2)、高鐵(> 10%Fe2O3)型鋁土礦石。

2.1 儀器強度漂移 為減少儀器漂移(由于環(huán)境及系統(tǒng)本身引起的強度漂移) 帶來的誤差，每次開機預(yù)熱穩(wěn)定1小時后，在分析試樣之前進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正(選擇一個各元素含量適中穩(wěn)定的樣品進(jìn)行校正)。即系數(shù)ai=Ii /Iim

式中:ai——儀器漂移校正系數(shù);

Ii——分析元素i 之校正前的凈強度;

Iim——分析元素i 的測量的凈強度。

2.2 基體校正 采用經(jīng)驗系數(shù)法進(jìn)行基體效應(yīng)校正，根據(jù)基體校正方程回歸計算出各元素基體效應(yīng)的校正系數(shù)和譜線重疊校正系數(shù)。

式中:Wi——分析元素i的化學(xué)值;

Xi——由校準(zhǔn)曲線方程得到的分析元素i 的濃度;

FjFk——共存元素j和k的測量強度或化學(xué)值;

Aij——共存元素j對分析元素i的基體校正系數(shù);

BijDijk——共存元素j或k對分析元素i 的譜線重疊校正系數(shù)或交叉重疊校正系數(shù);

KiCi——分析元素i的標(biāo)準(zhǔn)常數(shù)。

3 方法精密度和準(zhǔn)確度

3.1 方法精密度 對一個鋁土礦樣，條件相同，分別制樣11 片，用本方法測量，各元素結(jié)果見表2。

3.2 方法準(zhǔn)確度 為了客觀滿足生產(chǎn)需要，按比例對三組118 個數(shù)學(xué)模型進(jìn)行統(tǒng)計測量即GAL測量45個考查樣，DAL測量45 個考查樣，LAL測量10個考查樣(共100個考查樣)，再統(tǒng)計XRF法與標(biāo)準(zhǔn)參考值之間的測量偏差。

3.2.1 由100個考查樣結(jié)果統(tǒng)計看，XRF法與標(biāo)準(zhǔn)參考值相比較，合格率為96%，各元素Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、K2O平均絕對偏差依次分別為0.64%、0.30%、0.13%、0.06%、0.05%和0.01 %。又對生產(chǎn)中70個樣品進(jìn)行了對比分析，結(jié)果令人滿意。

3.2.2 兩種方法的相關(guān)性，即XRF法的準(zhǔn)確性和可靠性:令X為標(biāo)準(zhǔn)參考值(Ref)，Y為XRF分析值，相關(guān)系數(shù)為

其中:

計算100個考查樣兩種方法各組分Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、K2O相關(guān)系數(shù)依次為0.9934，0.9986，0.9991，0.9749，0.9956，0.9967。由此可見，兩種方法首先正相關(guān)，即r>0，其次相關(guān)系數(shù)近似為1.即接近線性正相關(guān)，由此表明XRF法可靠準(zhǔn)確。

4 結(jié)論

應(yīng)用試驗表明: 本方法測定鋁土礦中的Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO和K2O6個組分具有速度快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好等特點.實際生產(chǎn)樣測定結(jié)果與化學(xué)法結(jié)果的對照令人滿意。

參考文獻(xiàn):

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