多種物料的寬范圍定量分析

任校丹，王濤，耿后安

（濟鋼集團有限公司，山東 濟南 250101）

多種物料的寬范圍定量分析

任校丹，王濤，耿后安

（濟鋼集團有限公司，山東 濟南 250101）

介紹了X射線熒光法測定多種（12種）物料中14個組分的定量分析方法，該方法以熔融法制備樣品并通過基本參數法擬合工作曲線，降低了基體效應，較好地將各基體擬合在同一條分析曲線中，為多基體曲線繪制提供了理論依據，方法簡單、快速、準確、適用范圍廣,所測定物料中各元素的RSD為0.069％～11.177％，完全滿足過程產品質量控制的需要。

X射線熒光光譜法；冶金原料；輔料；定量分析

1 前言

以硅酸鹽類及碳酸鹽類為基礎的多種冶金原輔材料（如鐵礦、燒結礦、球團礦、釩鈦礦、錳礦、石灰石、白云石、蛇紋石、爐渣、硅磚、鎂砂、高爐渣等）的高精度定量分析方法，是用一種通用的校準曲線實現物料中14個組分的快速高精度定量分析方法。XRF方法是一種相對分析方法，需要一組基體組成及微觀結構與需要分析實際物料完全相同的標準樣品來實現儀器的校準，實現定量分析[1-4]。由于各種物料間存在嚴重的礦物效應及基體影響[5]，實現這種目標相當困難。

本研究探討的多物料定量分析方法是一種以熔融法為基礎、實現物料間無礦物效應、無嚴重基體影響的相對理想方法。這種方法所用的標準系列是由多種不同的物料組合而成，通過熔劑的高溫熔融形成非晶玻璃結構，使基體成為一種均勻的非晶態共熔體。由于熔劑的高倍稀釋，使基體的平均原子量降低到無顯著差異的水平，殘留的基體影響只需用基本參數法（FP法）簡單校正。該方法完全能滿足鋼鐵行業原輔材料化學成分檢驗要求，具有操作簡便，結果可靠等特點。

2 實驗部分

2.1 主要儀器及試劑

PANalytical Axios X熒光光譜儀，PW4400端窗銠靶X光管；CLAISSE熔融爐，Pt-Au坩堝和模具。四硼酸鋰，硝酸鋰，溴化鋰（飽和），P10氣（90％氬氣＋10％甲烷）。

2.2 測量條件

采用3 kW端窗銠靶X光管，真空光路，P10氣的出口壓力為0.085 MPa，其他參數見表1。

表1 分析元素測量條件

2.3 標樣及試樣的制備與測定

準確稱取0.600 0 g試樣、9.000 0 g四硼酸鋰、1 g硝酸鋰于鉑金坩堝中混勻，加入溴化鋰（飽和）4滴，在CLAISSE熔融爐上以1 100℃高溫熔融。熔融過程中熔融機自動旋轉混勻，趕盡氣泡，澆注成表面平整均勻光滑的玻璃片。待玻璃片冷卻至室溫后，在背面貼上標簽，用選定的測量條件和相應程序進行測定。標準樣品與未知樣品均用相同的方法處理。

2.4 標準物質的選擇

采用標準樣品49個，其中包括鐵精粉、鐵礦、燒結礦、球團礦、錳礦、釩鈦礦、白云石、石灰石、硅石、鎂砂、高爐渣等十幾種樣品，合成標樣8個。標準樣品中各組分的含量范圍見表2。

3 結果與討論

3.1 工作曲線繪制

標準工作曲線由標準樣品中各元素分析線的強度與標樣含量相對應繪制而成，其曲線情況見表3。

以上各曲線采用FP法進行了系統校正。熔融法在單基體校正中采用直接回歸法即可得到良好的線性關系，但是當多基體同時存在時，直接校正出現多曲線趨勢，說明各基體有著自成曲線的趨勢，也說明了各基體間的吸收-增強效應差異大[7]。通過FP法，即通過物理學的方法，校正其基體間的吸收增強效應，從表3所計算的離散度和品質系數來看，各曲線可靠性高。可見通過高稀釋比熔融法，降低各基體間的基體效應，進而通過FP法校正分析曲線，可較好地將各基體擬合在同一分析曲線中，為多基體校正提供了可靠的理論依據。

表2 標準樣品各組分的含量范圍％

表3 各元素的曲線參數

3.2 精密度實驗

取同一樣品熔融制取樣片，用本法重復分析11次，將測量數據進行統計，結果見表4。

表4 各元素的精密度實驗

從表4可知，該分析程序下連續測定11次，其相對標準偏差為0.069％～11.177％。從分析數據來看，精密度高，說明樣品制備均勻，方法選擇可靠，采用這種分析模式，其穩定性能滿足日常分析需要。

3.3 準確度實驗驗證

取10個不同樣品，用本法進行測定并于化學法測量值或標準值進行對比，結果見表5。

從表5可見，所測試的燒結礦、球團礦、鐵礦石、白云石、孟鐵礦、釩鈦磁鐵礦、硅石、鎂磚、高爐渣這幾種物質，分別與化學法分析結果進行對比，各組分分析結果均滿足國標要求，這也進一步證明了采用熔融法并通過FP法校正可實現多基體同時測定，說明采用該種模式多曲線合一可行。該方法為曲線管理與設備漂移校正降低了工作量，同時也為未知盲樣高精準測試提供了分析平臺。

4 結論

實驗結果表明，使用該定量分析軟件可以分析鐵礦、燒結礦、球團礦、釩鈦礦、錳礦、石灰石、白云石、蛇紋石、爐渣、硅磚、鎂砂、高爐渣等物料中的14個組分，具有較高的準確度，適用于實驗室進行上述樣品的定量分析，完全滿足過程產品質量控制的需要。通過高倍稀釋的方式，并通過FP法校正可有效解決基體間的吸收增強效應；同時多基體合于一條分析曲線減輕了曲線維護工作量，并且為各類未知盲樣高精準測試提供了理論依據。

表5 各元素的準確度實驗％

[1]唐俊紅.硅鐵粉化試樣的X-射線衍射研究[J].地質實驗室，1997，13（2）：125-127.

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[3]張喬，胡陽.鑄造.用X射線熒光光譜法測定硅鐵及硅鎂鐵合金中的主次量元素[J].鑄造，1994（11）：40-43.

[4]烏靜，戴學謙，劉偉，等.X射線熒光光譜法測定鐵礬土中二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵[J].冶金分析，2009，29（7）：44-48.

[5]Johnson W.In proceeding of the 20th Chemists Conference[M].Scarborough，BSC Teeside Laboratories，Middlesborough，1967：38.

[6]高新華，丁志強.X射線熒光分析技術在冶金分析中的應用[J].鋼鐵，2001，36（3）64-68.

[7]冶金工業信息研究專家組.鐵礦石質量檢驗新技術新工藝及分析測定新標準實用手冊[M].北京：冶金工業出版社，2008.

Quantitative Analysis of Various Metallurgical Raw Materials and Auxiliary Materials with Wide Range

REN Xiao-dan,WANG Tao,GENG Hou-an
（Jinan Iron and Steel Group Corporation,Jinan 250101,China）

This article introduced the quantitative analysis method of determining 14 components in various metallurgical raw material and auxiliary materials(12 kinds)by X-ray fluorescence spectroscopy.The samples were fabricated by fusion method.The working curves were fitted by fundamental parameter(FP)method,reducing the matrix effects availably,fitting the matrixes to one analysis curve preferably and providing the theoretical basis for multi-matrix analysis.This method is simple,rapid,accurate and reliable, and has wide applicability.The relative standard deviations were between 0.069％and 11.177％,satisfying the demands of the quality control for course products completely.

X-ray fluorescence spectroscopy;metallurgical raw material;auxiliary materials;quantitative analysis

O657.34

A

1004-4620（2011）04-0036-03

2011-02-17

任校丹，女，1971年生，濟鋼煉鐵廠質量工程師，從事X射線熒光、衍射分析方法的研究和應用工作。