粉末壓片X熒光光譜法測(cè)定金屬化陽(yáng)極板的硫

劉曉麗，李玉昆，呂銘錦

（甘肅省金昌市金川集團(tuán)股份有限公司檢測(cè)中心，甘肅 臨夏 731700）

熔鑄車間主要處理原料為高锍磨浮車間產(chǎn)出的二次鎳精礦、鎳電解產(chǎn)生的鎳殘極，主要任務(wù)是將二次鎳精礦、鎳殘極熔化澆鑄成高硫陽(yáng)極板，供電解車間做為可溶陽(yáng)極生產(chǎn)電解鎳。該工藝只是將物料熔化鑄成高硫鎳陽(yáng)極板，未參與除鐵脫硫的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，鎳陽(yáng)極板含硫高，導(dǎo)致鎳陽(yáng)極板易碎、鎳殘極率偏高、陽(yáng)極泥率高以及鎳電解電耗高、電鎳薄厚不均等問(wèn)題，為了解決這些難題，開(kāi)展了試驗(yàn)研究。為配合該項(xiàng)目的檢測(cè)工作，需建立《粉末壓片X熒光光譜法測(cè)定金屬化陽(yáng)極板硫》的分析方法，為項(xiàng)目提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑及儀器

（1）硼酸。

（2）氬甲烷混合氣體：10%甲烷、90%氬氣。

（3）X熒光光譜儀：端窗銠靶X射線管。

（4）KF-3型圓盤(pán)粉碎機(jī)。

（5）BP-1壓 樣 機(jī) ：壓 力30t， 制 樣 模 具 尺 寸 ：34mm×15mm。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備

選用若干個(gè)各元素含量有一定梯度的金屬化陽(yáng)極板樣品構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)樣品系列。取原始?jí)K狀試樣100g，預(yù)破碎為1cm～2cm的小塊，放入圓盤(pán)粉碎機(jī)（4），研磨60s，取出，過(guò)150目篩，將篩上物放入圓盤(pán)粉碎機(jī)（4），研磨60s，取出，過(guò)150目篩，將兩次的篩下物混勻，裝袋，保存。取5g制備好的試料放入專用制樣模具中，用硼酸（1）鑲邊墊底，于半自動(dòng)制樣機(jī)（5）上，在30t的壓力下制成直徑34mm的圓形樣片，要求樣品照射面積應(yīng)平整均勻，無(wú)裂痕，于X射線熒光光譜儀上按照表2儀器工作條件，測(cè)定樣品熒光強(qiáng)度。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品定值

用化學(xué)法測(cè)定制備好的金屬化陽(yáng)極板標(biāo)準(zhǔn)樣品各組分含量作為標(biāo)準(zhǔn)值。定值采用的方法燃燒容量法。

1.2.3 工作曲線的繪制

將壓制好的標(biāo)準(zhǔn)樣片置于X熒光光譜儀進(jìn)樣盒中，選用工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，以標(biāo)準(zhǔn)樣品各組分含量為橫坐標(biāo)，以各組測(cè)量的強(qiáng)度（Kcps）為縱坐標(biāo)繪制工作曲線。

2 結(jié)果及討論

2.1 樣品取樣方式的選擇

樣品在取樣過(guò)程中，一般采取兩種方式，一種為在熔體內(nèi)采用取樣勺取樣，放置片刻送檢的樣品稱為熱樣，另一種為熔體吹煉后，采用模具鑄成一定重量的板子，環(huán)冷48小時(shí)后送檢的樣品稱為冷樣，冷樣與熱樣，晶體會(huì)發(fā)生一定的變化。采樣方式不同，樣品的結(jié)果有差異。選用熱樣采樣方式進(jìn)行采樣。

2.2 樣品用量的選擇

樣品在破碎前，須稱取一定的塊狀樣品進(jìn)行破碎。稱取約30g、50g、80g、100g、150g和200g樣品進(jìn)行破碎，樣品用量不同，測(cè)量強(qiáng)度有差異，選用樣品用量為100g。

2.3 磨樣時(shí)間的選擇

X射線熒光光譜法是冶煉中控化學(xué)成分測(cè)定的常用檢測(cè)儀器，為了保證樣品的代表性，須將爐前取到的塊狀金屬化陽(yáng)極板破碎、研磨并通過(guò)一定孔徑的網(wǎng)篩，制備成一定粒徑的粉末，最后通過(guò)粉末壓片制成樣片進(jìn)行X射線熒光光譜測(cè)定。由于該樣品的金屬化程度極高，樣品經(jīng)圓盤(pán)粉碎機(jī)研磨后，有大量的篩上物存在，為了保證樣品的代表性，進(jìn)行了研磨時(shí)間的試驗(yàn)。隨著磨樣時(shí)間的增加，樣品的強(qiáng)度變化較大，磨樣時(shí)間為60s時(shí)，樣品各元素的熒光強(qiáng)度明顯偏低，磨樣時(shí)間在120s～240s時(shí)，樣品各元素的熒光強(qiáng)度趨于平穩(wěn)，兼顧分析靈敏度和分析效率兩個(gè)方面的因素，選擇磨樣時(shí)間為120s。

2.4 樣品粒度的選擇

壓片制樣對(duì)樣品的粒度有一定的要求，粒度太大，礦物效應(yīng)明顯；粒度太小，分析時(shí)間延長(zhǎng)。為確定樣品合適的粒度，分別使樣品過(guò)不同孔徑的實(shí)驗(yàn)篩，隨著樣品粒度變細(xì)，各元素的熒光計(jì)數(shù)率逐漸增加，各元素含量在粒度120目～200目粒度范圍內(nèi)各組分檢測(cè)含量趨于穩(wěn)定。因此，確定金屬化陽(yáng)極板樣品過(guò)150目篩后壓片制樣。

圖2 硫校正后工作曲線

2.5 基體干擾及消除方法

在曲線繪制過(guò)程中，硫的工作曲線線性差，如圖1曲線的計(jì)算結(jié)果與化學(xué)值相差較遠(yuǎn)，須采用基體校正法進(jìn)行校正。

圖1 硫校正前工作曲線

基體校正系數(shù)是根據(jù)共存元素的強(qiáng)度改變時(shí)，被測(cè)元素理論強(qiáng)度的變化進(jìn)行計(jì)算。分別采用銅、鐵、鈷、鎳元素的強(qiáng)度變化對(duì)硫元素進(jìn)行基體校正，只有采用鎳元素的強(qiáng)度變化對(duì)硫元素進(jìn)行基體校正時(shí)，X熒光法的結(jié)果與化學(xué)法吻合，其它元素校正結(jié)果均不理想，因此，選擇采用鎳基體校正消除基體干擾。

3 試樣分析

3.1 精密度試驗(yàn)

選取金屬化陽(yáng)極板3個(gè)，對(duì)樣品中的硫進(jìn)行11次測(cè)定，硫的RSD在0.68%～1.17%之間，精密度良好，滿足分析要求。

3.2 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性，對(duì)X熒光光譜法和化學(xué)法進(jìn)行了方法對(duì)照，繪制了各元素折線比對(duì)圖。兩種方法結(jié)果相吻合，滿足分析要求。

圖3 硫結(jié)果比對(duì)折線圖

4 結(jié)論

本文采用粉末壓片法，建立了波長(zhǎng)色散X熒光光譜法測(cè)定金屬化陽(yáng)極板中的硫的分析方法。硫采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法和鎳基體校正法繪制工作曲線，消除基體干擾。進(jìn)行了精密度和方法比對(duì)試驗(yàn)，滿足分析要求。該技術(shù)具有投資低、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、環(huán)境友好等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)智能化、自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步。