粉末壓片-X射線熒光光譜法與紅外吸收光譜法聯合測定螢石中各組分

佡 云

(沈陽有色金屬研究院，沈陽 110001)

0 前言

螢石是一種很重要的非金屬礦物原料，具有廣泛的工業用途。

在冶金工業生產中，要求對螢石成分進行快速準確地分析。濕法化學分析操作復雜、周期長；用X-射線熒光光譜法分析螢石，都為玻璃熔片法，盡管此方法在一定程度上消除或減輕了礦物效應和基體效應帶來的影響，但是在制樣過程中，卻也有諸多問題：例如均勻度、脫模困難、表面產生玻璃紋等，并且制樣耗時，成本較高。本文采用粉末壓片-X-射線熒光光譜法與紅外吸收光譜法聯合測定螢石中的Ca，Si，P，S，Fe，K，C等7種元素，研究了最佳制樣條件及儀器測量條件，適當進行了基體校正，消除了元素間的吸收增強效應，分析結果精密度、準確度高，分析速度快[1-3]。

1 實驗部分

1.1 試樣制備

樣品在105～110 ℃烘箱烘干1 h，用PVC塑環在粉末壓樣機上壓制成直徑為40 mm，厚度為4 mm的樣片。壓片的強度，應選擇極限強度，這樣可以使密度更接近，減少粒度影響。

1.2 標準樣品

選用了10種標準物質，其標準號和研制單位見表1。用其中9個標準樣品制定了工作曲線，選5號標準樣品作為未知樣，來考察工作曲線的可靠性。

1.3 儀器與測量條件

XRF-1800型順序式X-射線熒光光譜儀(日本島津儀器公司)：4 kW銠靶X射線管；HCS878A型紅外碳硫儀(四川旌科儀器公司)；BP-1型粉末壓樣機(丹東北苑儀器公司)。

電壓和電流選擇：對螢石中的Fe，Ca，K，S，P，Si各元素的測量，電壓電流都選擇30 kV×100 mA，將輕元素的熒光靈敏度強度提高至最佳，不更換電壓和電流，以利于系統穩定和減少因更換電流、電壓而增加的時間。具體測量條件詳見表2。

表1 標樣信息 Table 1 Information about the certified reference materials

表2 分析元素及測量條件 Table 2 Analyzed elements and measurement conditions

2 結果與討論

2.1 基體效應及其處理

在螢石中，主量成份依次是：CaF2，SiO2，Fe2O3，也含有較低含量的K，S和P，Al等元素。元素間的基體效應比較明顯，島津公司的分析軟件提供了基體元素間的校正方法。本實驗對Si，Al，Fe，Ca，P，S等進行了相互間的吸收和增強校正，效果良好。

2.2 樣品測定

2.2.1 X-射線熒光光譜測定結果

選用5號螢石標準樣品(GBW07250)進行了6次測量，作為該套標樣的工作曲線對未知樣品測量的準確度和精確度的考核。其6次測量的平均值、標準偏差、相對標準偏差及其與標準示值的對比列于表3中。

表3 5號GBW07250螢石標樣測量結果 Table 3 Measurement results for No 5# GBW07250 fluorite sample /%

由以上結果可知，Fe2O3，Ca，SiO2的結果較為理想；K2O,S,P結果偏差較大。本方法用來測定螢石中的Ca總量，結果準確可靠。

2.2.2 紅外吸收光譜法測定C含量

采用紅外吸收光譜碳硫分析儀對10個螢石標準樣品分別進行了5次測定，測量C的平均值及換算成CaCO3，CaCO3中Ca含量和CaCO3的標準值見表4。

表4 標準樣品的測定結果 Table 4 Measurement results for the certified reference samples /%

由表4可知，通過紅外吸收光譜碳硫分析儀測定樣品中的C再換算成CaCO3含量，由此確定的螢石中CaCO3含量準確、可靠。

2.2.3 CaF2含量的確定

由X-射線熒光光譜法測定Ca的總量減去由紅外吸收光譜碳硫儀測定C含量進而換算得到碳酸鈣中的Ca含量，得到CaF2中的Ca含量,從而確定CaF2的含量。對10種標準樣品的測定結果見表5。

由表5可見，該方法測定結果在允許誤差范圍之內，結果準確度高。

但絕大多數螢石中的CaCO3含量都很低，在日常的生產過程中，CaF2是主要的分析對象，在要求快速分析的爐前生產中，可以忽略CaCO3中的Ca含量，直接用X-射線熒光光譜法測定出的Ca總量，換算得到CaF2量，系數為0.512 8。在用X-射線熒光光譜法分析過程中，F作余量處理。

表5 標樣CaF2的測量結果 Table 5 Results of the determination of CaF2 for No.1#-10# certified reference samples /%

3 結語

通過對此10個標準物質的分析，其絕對誤差都在1%以內，大部分在0.5%以下。主含量CaF2、Fe2O3和SiO2的6次分析的相對偏差都在1%以內。實驗證明此方法簡便快速，結果準確可靠。此方法已在我單位實際應用。

[1] 章連香,符斌.X-射線熒光光譜分析技術的發展[J].中國無機分析化學,2013,3(3)：1-7.

[2] 商英,王彬果,趙靖,等.X射線熒光光譜法測定鉀長石、鈉長石中多種元素[J].中國無機分析化學,2012,2(2)：27-29.

[3] 徐本平.紅外吸收光譜法測定釩鋁合金中的碳和硫[J]. 中國無機分析化學,2013,3(2)：66-70.