溴化鋰含量影響X射線熒光光譜法測定滑石主、次元素的研究

謝 長 航

（廣東省云浮市質量計量監督檢測所，廣東 云浮 527300）

分析測試

溴化鋰含量影響X射線熒光光譜法測定滑石主、次元素的研究

謝 長 航

（廣東省云浮市質量計量監督檢測所，廣東 云浮 527300）

采用波長色散型X射線熒光光譜法中熔融玻片法測定滑石中的主、次元素含量，在制備熔融玻片樣品時，選擇10 mg無污染、脫模效率高的溴化鋰做脫模劑，在取得好的脫模效果的同時使測試的元素氧化物含量結果更準確。

X射線熒光光譜法; 熔融玻片法; 滑石; 主、次元素

GB/T 15343《滑石化學分析方法》[1]可準確測定滑石主、次元素的氧化物含量，但耗時長，效率低。X射線熒光光譜法中的熔融玻片法可快速、準確測定滑石中各元素氧化物的含量。但是，滑石是層狀硅酸鹽礦物，二氧化硅的含量是比較高的，在使用熔融玻片法時需要向樣品與熔劑的混合劑中添加一定量的脫模劑，使樣品脫模以便檢測；然而，脫模劑會部分殘留在熔片中，對待檢測的元素熒光輻射造成干擾，使得相同的樣品因制備玻片時添加的脫模劑種類或含量不同而使分析測試數據有偏差，影響測量的精準度。本法選擇溴化鋰為脫模劑，其添加的含量為10 mg時，會取得較好的脫模效果，且對測定滑石主、次元素氧化物含量結果更準確。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作參數

采用Axios PW4400波長色散X射線熒光光譜儀：端窗薄鈹窗銠靶X射線管，功率4 kW，SuperQ5.0操作軟件。

1.2 模具與試劑

鉑金合金（95%Pt+5%Au）坩堝，NH4NO3(分析純)，Li2B4O7與LiBO2比為12:22的混合熔劑，50 g/L溴化鋰溶液。

1.3 樣品的制備和預氧化處理

稱取0.600 0 g樣品（預先于105 ℃烘箱中烘干），混合熔劑6.000 0 g于鉑金坩堝中混勻，加入數滴NH4NO3溶液。注意不要讓預混試樣接觸坩堝壁，因樣品與鉑金坩堝接觸時如不進行充分的預氧化，會對鉑金坩堝造成嚴重腐蝕[2]。

樣品先在400 ℃下預氧化5min,再升溫至1 000℃，熔融搖擺10 min，待冷卻后脫模倒出試樣，得到干凈透明的熔片，待測。

1.4 選擇LiBr（溴化鋰）作為脫模劑

常用的脫模劑是鹵化物，尤其是鋰、鈉、鉀和銨的溴化物和碘化物。鋰和銨更好，不會對分析其他元素的熒光輻射造成干擾[3]。

鹵化物的沸點和原子大小影響其作脫模劑的效率和揮發性，且隨著鹵素元素原子半徑的增大而增加。表1列出了鋰、鈉、鉀和銨的鹵化物的沸點與原子大小，由表1可以看出鹵素原子比金屬原子大，因而鹵素原子決定了脫模劑的揮發性和效率。碘的離子半徑比溴離子半徑大，NH4I應是較好的脫模劑選擇，但是其在高溫熔融過程中不斷揮發，需要在熔融過程中不斷以固體形式加入，對周圍環境及設備造成嚴重污染[4]。為此，綜合脫模劑脫模效率和實際脫模效果與環境的影響，選擇LiBr（溴化鋰）作為脫模劑，在熔融前以溶液的形式加入坩堝混合物中。

表1 脫模劑的性質[3]Table 1 Properties of releasing agents

采用溴化鋰作脫模劑，相當于在熔片中加入了一種稀釋劑，使分析元素的 XRF譜線強度受到影響。

1.5 熔劑的選擇

滑石氧化物的酸度指數呈酸性，采用Li2B4O7∶LiBO2為12∶22呈堿性的熔劑作為熔樣的熔劑。

2 結果與討論

2.1 測試結果

滑石的化學式為 Mg3[Si4O10](OH)2，其化學理論組成（wB%）：MgO 31.72，SiO263.12，H2O 4.76。化學成分較穩定，Si可被Al或Ti取代；Mg常被Fe及少量Mn、Ni、Al取代。

采用上述相同測試條件和樣品制備，選擇不同量的溴化鋰溶液作脫模劑，得到結果見表2。

表2 主、次元素Kα線強度隨溴化鋰濃度的變化Table 2 Kα spectrum intensity of major and minor elements various with lithium bromide concentration

根據上表數據，可知不同量的溴化鋰溶液相對應的Si、Mg的凈積分強度Inet的變化情況如圖1所示，Al、Fe等元素的凈積分強度Inet的變化情況如圖2 所示。

圖1 Si、Mg的凈積分強度圖Fig.1 Integrated intensity (background subtracted) of Si, Mg

圖2 Na、P、K、Al、Fe、Ca的凈積分強度Fig.2 Integrated intensity (background subtracted) of Na,P,K,Al,Fe,Ca

由以上兩圖可直觀感知在低含量的范圍內Si、Mg、Al、Fe等元素的凈積分強度隨著含量的增加而增加；超過10 mg后，隨著溴化鋰含量的增加，Si、Mg、Al、Fe等元素的凈積分強度均有不同程度的衰減，表明過量的溴化鋰在熔片中殘留下來，對譜線強度有所干擾。由此可知，在保證脫模效果的前提下，較好的溴化鋰脫模劑量應該在10 mg左右。

2.2 分析討論

特征X射線熒光光譜強度轉換為濃度，在不考慮取樣誤差情況下，其轉換過程受四種因素影響[5]：

式中：C為待測元素的濃度，下標i表示待測元素；K為儀器校正因子；I是測得的待測元素X射線熒光凈強度；M是樣品的機體效應。

由式（1）可知，儀器長期穩定視儀器校正因子為常數；樣品的基體效應與元素間吸收增強效應有關，在相同的樣品及測試條件下，樣品的化學組成和物理-化學狀態幾乎不變，視其為常數。由此可見元素的含量與元素的凈積分強度成正比。各元素化合物在不同溴化鋰濃度下的質量百數經測定程序含量歸一化后的結果見表3。

Study on Effect of Lithium Bromide Content on Determining Major and Minor Elements in Talc by X-Ray Fluorescence Spectrometric Method

XIE Chang-hang
(Yunfu Quality and Metrology Supervision Testing Institute of Guangdong Province, Guangdong Yunfu 527300, China)

Fused cast bead method was used to determine the major and minor elements contents in talc by wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometer (XRF). When fusing the samples and casting the beads, 10mg uncontaminated lithium bromide was added to the melt as releasing agent, in order to obtain mould release effect and more accurate determining results.

X-ray fluorescence spectrometric method; Fused cast bead method; Talc; Major and minor elements

O 657.34

A

1671-0460（2014）12-2727-02

2014-05-09

謝長航，男，廣東信宜人，工程師，1993年畢業于湖南紡織專科學校紡織工程專業，研究方向: 化工及建材產品質量管理和質量檢驗檢測理論、方法的實踐、應用和推廣。E-mail：gdyfzjs@163.com。