X 射線熒光光譜法測定鐵礦石中8 種主次成分

廉 賽，呂志超，陳 雯，白 燕

（山西省地質礦產局二一三實驗室，山西 臨汾 041000）

鐵礦石作為一種含鐵量極高的礦物資源，其也是生產鋼鐵的主要原料之一，為更好的對鐵礦石進行利用，就需要對鐵礦石的主次成分含量進行準確的測定。目前鐵礦石的主、次成分的檢測主要采用化學分析法，化學分析方法需要用到大量的化學試劑，分析時間長，容易出現誤差，檢測結果的準確度和精密度不高，并且對操作人員的專業素質要求比較高[1]。X 射線熒光光譜法可以克服化學分析方法在上述各方面的不足，是一種快速，高效、準確的分析方法。目前報道的測鐵礦石成分的X 射線熒光光譜法主要有壓片法和熔片法。壓片法具有操作簡單，分析速度快等優勢，但是測量結果容易受到粒度效應和礦物效應的影響。熔融法可以克服壓片法的不足，具有很高的準確度和精密度，因此，本方法選用熔融法測定鐵礦石中各主、次成分的含量，通過驗證，本方法可以適用于鐵礦石、鐵精礦、球團礦、磁鐵礦等含鐵量較高的樣品的檢測[2]。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

X 射線熒光光譜儀 ZSX Primus IV（日本理學），端窗銠靶X光管。

全自動熔樣儀 HNJC-L4D (洛陽海納檢測儀器有限公司)。

鉑-金坩堝（95%Pt-5%Au）。

無水四硼酸鋰[Li2B4o7]（優級純）；碳酸鋰（優級純）；鐵礦石專用鈷粉熔劑（三氧化二鈷：混合熔劑=1:10）（分析純），上述藥品均購于洛陽海納檢測儀器有限公司。

氧化劑：硝酸鋰溶液（50%）。

脫模劑：溴化銨溶液（20%）。

本方法所用標準樣品均購置于山東冶金科學研究院。

1.2 測量條件

為保證鐵礦石中主、次成分含量測量結果的準確性和穩定性，對各分析元素的測量條件進行了優化，將X 光管的電壓設定為50KV,電流設定為60mA,其他參數見表1。

表1 X 射線熒光光譜法測定鐵礦石分析條件

1.3 標樣玻璃片的制備

準確稱?。?.0000±0.0002）gLi2B4o7，（1.0000±0.0002）碳酸鋰，（0.5000±0.0002）g 鐵礦石專用鈷粉熔劑，于鉑金坩堝中攪拌均勻，再準確稱?。?.6000±0.0002）g 鐵礦石標準樣品，在樣品上加入3mL50%的硝酸鋰溶液，再加入10 滴20%的溴化銨溶液，放入600℃的馬弗爐中預氧化5min,目的是氧化待測樣品中的還原性物質，保護鉑-金坩堝，同時可使加試劑帶入的水分蒸發，避免在高溫熔樣儀中樣品發生迸濺損失，影響測量結果。預氧化結束后，將鉑-金坩堝放入溫度為1050℃的熔樣儀中，熔融12min，取出冷卻，倒出玻璃片。鐵礦石樣品制備方法同上。

1.4 工作曲線的建立

用制好的鐵礦標準樣品玻璃片優化測量條件以及建立工作曲線。為使待測元素具有較寬的測量范圍和較強的適用性，采用鐵礦石、鐵精礦、球團礦、磁鐵礦、磁鐵精礦、燒結礦、高鉻鎳鐵礦等27 個標準樣品建立工作曲線，可滿足不同種類樣品的檢測需求。

2 實驗結果與討論

2.1 熔劑及稀釋比例

本方法所用熔劑是Li2B4o7，為降低熔點，加入了碳酸鋰作為助熔劑，按試樣和四硼酸鋰比例分別為1:5、1:10、1:12、1:15 制作6 個平行玻璃熔片，測定各元素的熒光強度。計算不同比例下各元素的熒光強度的相對標準偏差。實驗結果表明，試樣和熔劑的比例較高時，熔樣成功率較低，隨著比例的降低，高含量元素的的精密度增加，低含量元素由于被大量稀釋導致精密度降低。試樣和熔劑比例為1:10 時，制備的玻璃樣片均勻，重復性好，能滿足高、低含量元素的測量要求，也避免了鉑-金坩堝中藥品總量太多，在熔樣儀搖擺過程中樣品灑落到爐內造成損失的風險，故本方法選擇的試樣和熔劑比例為1:10。

2.2 脫模劑

脫模劑一般使用鹵化物，如KI、NaBr、NH3Br、LiF、CsI、LiI 等。I 元素對Ti 元素的測定有干擾，Br 元素對Al 元素的測定有干擾,同時為了避免由脫模劑向樣品引入堿金屬，本方法選用NH3Br 為脫模劑。

脫模劑用量是熔片法成功與否的重要影響因素。本方法分別研究了脫模劑用量分別為3 滴、5 滴、10 滴、15 滴、20 滴時的熔片效果。實驗結果發現，脫模劑用量太少，會導致熔樣時樣品的流動性差，玻璃樣片不均勻，有氣泡，脫模困難。脫模劑用量太多又會干擾Al 元素的測定。因此本方法選用脫模劑的用量為10 滴。

2.3 熔樣溫度

熔樣溫度也是影響本檢測方法的關鍵性因素。本方法分別選取900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃進行研究，結果顯示，溫度過低，玻璃片易裂，溫度過高，會影響樣品中堿金屬的測量精密度，在1050℃時測量精密度最好，故本方法確定熔樣溫度為1050℃。

2.4 內標元素

測定鐵礦石TFe 含量時，Fe-KA 譜線的熒光強度往往會超出儀器的探測器上限，嚴重影響測量結果的準確度。本方法選擇Fe-KB1做為TFe 的分析譜線，同時加入了內標元素，內標元素的選擇原則是內標元素的內標線和分析元素的分析線盡可能接近，且在被測樣品中幾乎不存在該內標元素，Co-KA 與Fe-KA的2θ 接近，故本方法選擇Co2o3為內標元素。為提高方法的準確度和精密度，避免內標元素用量上的差異對實驗結果造成的影響，本方法選用鐵礦石專用鈷粉熔劑（三氧化二鈷：混合熔劑=1:10）作為內標試劑[3]。

2.5 方法精密度

選取一個鐵礦石送檢樣品按本方法制成12 個玻璃樣片，在優化的條件下測定，鐵礦石精密度測量數據見表2。由精密度數據可以看出，各成分測定結果的相對標準偏差在0.19%～8.06%之間，方法精密度較好[4]。

2.6 方法準確度

選擇鐵礦石、磁鐵礦、燒結礦三個標準樣品按本方法制備玻璃片進行測量，準確度數據見表3，從準確度數據可以看出，本方法測定值和認定值之間的誤差很小，可以滿足市場上鐵礦石樣品中主、次含量成分的測定。

表2 方法的精密度測定結果

表3 方法準確度測定結果

3 結語

鐵礦石作為鋼鐵行業的重要原料，其各元素的含量分析尤為重要[5]。與傳統的化學分析方法相比，X 射線熒光光譜法具有操作簡單、分析時間短、準確度和精密度高等優點。本方法采用熔融法制備玻璃樣片，以Co2o3為內標元素，應用X 射線熒光光譜法測定鐵礦石中P、Mgo、TFe、Mn、Tio2、Cao、Sio2、Al2o3等8種常見成分。此方法經過大量實驗和市場樣品的應用，具有很高的精密度和準確度，符合日常分析要求，具有推廣價值[6]。