X射線熒光光譜法同時測定釩鈦磁鐵礦中鐵鈦釩

王雪蓮，胡斯憲，郭楠，曾仕秀

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X射線熒光光譜法同時測定釩鈦磁鐵礦中鐵鈦釩

王雪蓮，胡斯憲，郭楠，曾仕秀

（成都綜合巖礦測試中心，成都 610081）

采用粉末壓片制樣,以攀西地區釩鈦磁鐵礦樣品做內控樣建立鐵、鈦、釩分析曲線，以Rh的康普頓線做TFe內標，經驗系數法對基體進行校正，與傳統分析方法比較，無明顯系統偏差，該方法測定準確、快速、成本低。

X射線熒光光譜法；壓片法；釩鈦磁鐵礦；鐵、鈦、釩

釩鈦磁鐵礦屬難分解礦種，傳統方法[1]對于釩鈦磁鐵礦中鐵、鈦、釩的測定主要為容量法和比色法，分析效率低、條件苛刻而且嚴重污染環境。隨著分析技術的發展，大型儀器多元素分析已逐步運用到各種礦石分析中。X射線熒光光譜儀[2]（XRF）具有檢出限低、測量的動態范圍寬、靈敏度高、精密度好、可以進行多元素同時測定等優點。

壓片法和熔片法是X熒光光譜分析的兩種基本制樣方法，目前利用X熒光光譜法對釩鈦磁鐵礦進行測定研究[3]極少，對于鐵礦石的X熒光測定也主要是以熔片法[4-6]為主。用壓片法代替熔片法不僅能夠大大縮短分析時間，還能有效降低測試成本，但是基體效應對分析結果影響較大。本文采用不同含量的礦區樣品進行工作曲線的繪制，研究了直接粉末壓片法對攀西地區釩鈦磁鐵礦的測定。該方法快速，準確，成本低。

表1 元素的XRF測量條件

注：PHD為脈沖高度分析器，LL為下限，UL為上限；Rh Kαc為其Kα線的康普頓散射線

1 實驗部分

1.1 儀器

X熒光光譜儀（美國Thermofisher公司）：型號為Advant’XP+，4.2KW高功率，高透過率，最大激發電壓70KV，最大激發電流140mA，超尖銳端窗（75μm）銠靶X光管。長春科光機電有限公司YYJ壓樣機。元素的測量條件見表1。

1.2 粉末壓片的制備

樣品在105℃下烘干2h，稱取烘過的樣品5.0g（顆粒小于74μm），放入模具上的直徑為35mm的低壓聚乙烯環內，撥平，在壓力為30t，保壓時間為20s下，將試樣壓片制樣。標準樣品制備方法相同。

1.3 TFe內標實驗

本實驗中對TFe測定時，選擇Rh的康普頓線做內標和加入鈷做內標進行比較，其中加入鈷內標的方式有兩種：一種是向樣品中加入三氧化二鈷粉末至研磨均勻，二是向樣品中加入三氧化二鈷溶液至蒸干磨勻。

1.4 標準樣品的選擇

由于礦物的化學結構或微觀晶體形態不同，含量相同的同一元素在不同的礦物中，它們的X射線熒光強度會有很大的差異。而這種由礦物結構引起的差異不可能用機械粉碎的辦法加以克服，也難于通過數學校正的方法予以解決。因此在制作校準曲線時選用的標準樣品必須與分析樣品同源。本實驗選擇了攀枝花釩鈦磁鐵礦礦區具有一定代表性并且有梯度的樣品，并通過多個實驗室、不同方法、多次測定結果作為內控樣，鐵、鈦、釩組分含量范圍分別為：1.8%~44.5%，0.2%~12.4%，0.0015%~0.47%。

1.5 基體效應及譜線重疊校正

X射線熒光分析的經驗校正方法有基于濃度模式和強度模式。在釩鈦磁鐵礦的定性分析中，發現Ca、Mn均有一定濃度的含量，但本實驗中所使用的標準標準曲線內控樣中未對Ca、Mn進行測定，而兩元素皆參與分析元素的校正，因此我們采用強度模式的校正公式（見式1）。

Lucas-Tooth-Price 強度校正公式：

（1）式中：C—分析元素的濃度；，β—基體元素對分析元素的影響系數；I—基體元素的強度；I—基體元素的強度；a，a，a—基本曲線的參數。

2 結果與討論

2.1 粒度效應

對于粉末樣品，由于粒度效應的影響，可以帶來嚴重的偏差。理想的是將試樣磨得很細，但磨得過細試樣容易在空氣中氧化。通過試驗，釩鈦磁鐵礦標樣和試樣全部研磨至-200目，分析時大大降低了粒度效應（圖1）。

圖1 粒度效應對強度的影響

2.2 內標的選擇

分析元素的X射線熒光強度不僅取決于分析物的濃度，而且還受到樣品共存元素（基體元素）的影響。這種影響程度和基體元素的含量及具體表現出的各種吸收-增強效應有關，可以通過內標法予以適當的校正，此外，內標法還能減少粉末壓片由于密度差別引起的誤差。

但加如鈷內標，無論是哪種加法，對于粉末壓片來說，都不是真正意義上的與樣品混勻，所以加入鈷內標的效果明顯沒有Rh的康普頓線做內標效果好（表2）。

表2 內標選擇

2.3 檢出限

根據表1中鐵、鈦、釩元素譜線的測量時間，按式（2）計算檢出限（LD）：

式（2）中，—分析元素的靈敏度（單位含量的計數率）；I—分析元素的背景計數率；—峰值和背景總計數時間。

表3 精密度試驗

組分最大值/%最小值/%平均值/%標準偏差RSD/% TFe20.7820.5620.680.0860.42 TiO28.978.748.8980.0750.84 V2O50.1570.1530.1550.00110.73

檢出限和樣品的基體有關，不同樣品因組分和含量的不同，散射的背景強度也不同，故本文使用公式（2）計算12個內控樣鐵、鈦、釩組分的檢出限，然后取平均值作為本法鐵、鈦、釩的檢出限，結果分別為：0.045%，0.017%，0.0018 %。

2.4 精密度

用某一釩鈦磁鐵礦樣品制備10個壓片，對鐵、鈦、釩的測定結果進行統計，計算出平均值、標準偏差、相對標準偏差，結果表明精密度良好（表3）。

2.5 準確度

本方法經未參加回歸的標樣GBW07225，GBW07227的驗證，由表4可見，測定值與標準值相符，符合《地質礦產實驗室測試質量管理規范》質量控制[7]中允許限的要求。

表4 準確度試驗

2.6 不同方法比對結果

抽取5件釩鈦磁鐵礦樣品，采用該試驗建立的方法與傳統經典（TFe為容量法，TiO2為比色法，V2O5為ICP-AES法）的方法進行比較，沒有明顯的系統偏差（表5）。

表5 本法與傳統方法比較結果

3 結語

本文采用X熒光光譜儀直接壓片法分析釩鈦磁鐵礦中鐵、鈦、釩。

1）試樣研磨至-200目，有效降低粉末壓片法中粒度效應的影響。

2）選擇Rh的康普頓線做內標對基體干擾有明顯效果。

3）通過選擇同一礦區的釩鈦磁鐵礦樣品做內控樣進行工作曲線的計算，解決了粉末壓片法對該類型樣品的XRF測定，方法快速、準確，克服了化學分析以及熔片法分析速度慢、成本高的缺點，通過與傳統經典的分析方法進行比較，無明顯系統偏差，完全可以滿足日常大批量釩鈦磁鐵礦分析的要求。

參考文獻:

[1] DZG93-07,釩鈦磁鐵礦分析規范[S]..

[2] 梁鈺. X射線熒光光譜分析基礎[Z]. 2007.

[3] 洪俊輝, 周銘. XRF測定含鉻釩鈦磁鐵礦中化學成分[Z]..

[4] 李小莉. X射線熒光光譜法測定鐵礦中鐵等多種元素[J]. 巖礦測試，2008，（3）：229～231.

[5] 高文紅, 陳學琴 等. X熒光玻璃熔片法分析鐵礦石[M]. 理化檢驗-化學分冊, 2002,38（2）:72～7.

[6] 徐永宏. X熒光光譜法測定鐵礦石中主次量元素的研究[J]. 梅山科技, 2003,（4）:35～37.

[7] DZ/T 0130.3-2006，地質礦產實驗室測試質量管理規范[S]..

Determination of Fe, Ti and V in vanadium titano-magnetite by XRF

WANG Xue-lian HU Sixian GUO Nan ZENG Shi-xiu

（Chengdu Center of IntegratedRock and Mineral Analysis , SBGEEMR, Chengdu 610081）

This paperdeals with a new method of determination of Fe, Ti and V in vanadium titano-magnetite by XRF. Powder tabletting sample preparation of vanadium titano-magnetite in the Panxi area with interior label of Rh （Compton）and correction of empirical coefficient are used. This method has no significant system deviation with high accuracy, speediness and low cost.

XRF; powder tabletting sample preparation; vanadium titano-magnetite; Fe, Ti, V

P585.2

A

1006-0995（2016）03-0521-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.038

2015-11-09

王雪蓮（1979-），女，遼寧大連人，高級工程師，主要從事巖礦分析工作