X 射線熒光法測定鋅錠中鋁、鐵、鉛、鎘含量

余錦楊，嵇 龍，李永武，周 露，方利紅

（馬鋼股份有限公司檢測中心 安徽馬鞍山 243000）

鋅錠在工業(yè)上應(yīng)用很廣，是鋼鐵制品防銹鍍層、制造電池極板、印刷用鋅板、某些機(jī)械零件及制造各種合金的重要材料［1］。 如今伴隨著熱鍍鋅工藝的發(fā)展，鋼鐵企業(yè)對于鍍鋅產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高。 快速準(zhǔn)確的分析出鋁、鐵、鉛、鎘含量，可為生產(chǎn)線調(diào)整鍍液的成分，獲得鍍層最佳性能提供可靠的依據(jù)［2］。 傳統(tǒng)的化學(xué)分析法存在操作繁瑣，檢測周期長等不足之處［3］。 試樣從接收到數(shù)據(jù)報(bào)出至少需要四十分鐘，不能滿足鋼廠高效率生產(chǎn)的需求。 因此，經(jīng)過大量的比對實(shí)驗(yàn)，我們建立一種用X 射線熒光測定鋅錠中鋁、鐵、鉛、鎘含量的方法，本方法的檢驗(yàn)周期約為十分鐘，且操作簡單，結(jié)果準(zhǔn)確，能夠?yàn)殇搹S高效穩(wěn)定生產(chǎn)提供充分保障。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑

波長色散X 射線熒光光譜儀（帕納科PW4400／40 型）、銑床（南京和澳HX－MZ）、P10 氣體（90%氬氣＋10%甲烷）。

1.2 樣品及樣品處理

試樣選取直徑為40 mm，厚度為20 mm 的圓柱形樣品，用銑床進(jìn)行銑削，試樣表面應(yīng)沒有裂紋、夾雜和氣孔，為防止樣品表面的Al 被氧化，銑削好的樣品應(yīng)立即用X 射線熒光光譜儀檢測。 Al 的氧化時間與分析結(jié)果見圖1。

圖1 制樣后的等待時間對樣品表面Al 含量的影響趨勢

1.3 實(shí)驗(yàn)條件

首先確定Al、Fe、Pb、Cd 元素的分析譜線，然后選擇對應(yīng)的分光晶體、探測器、X 光管電壓、電流以及測量時間，本方法推薦的相應(yīng)參數(shù)見表1。

表1 推薦的元素測量條件

1.4 儀器校準(zhǔn)曲線的繪制

以待測組分的含量為橫坐標(biāo)，其特征譜線強(qiáng)度為縱坐標(biāo)來建立校準(zhǔn)曲線，選用合適的校準(zhǔn)模式校正，進(jìn)行曲線回歸。 曲線參數(shù)見表2。

表2 線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 銑床銑削參數(shù)確定實(shí)驗(yàn)

為了確定徑程、轉(zhuǎn)速等銑削參數(shù)對Al、Fe、Cd、Pb 分析強(qiáng)度的影響，分別在徑程50 mm／min，轉(zhuǎn)速800 r／min；徑程150 mm／min，轉(zhuǎn)速550 r／min；徑程250 mm／min，轉(zhuǎn)速300 r／min 三類條件下銑削同一塊鋅錠試樣，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得知：當(dāng)徑程為50 mm／min，轉(zhuǎn)速為800 r／min 時，Al、Fe、Cd、Pb 強(qiáng)度的RSD 最小，表明在該參數(shù)下樣品具有較好的表面光潔度。

2.2 塊狀樣品均勻性分析實(shí)驗(yàn)

為了解塊狀樣品在不同深度的元素分布情況，對同一樣品在不同深度下逐次分析10 次，得到Al、Fe、Cd、Pb 強(qiáng)度的RSD 分別為：0.727283485、0.198153158、0.771086429、0.459336069，表明即使在不同的深度下，同一塊鋅錠試樣的元素分布也是均勻的。

2.3 分析準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

2.3.1 與鋅錠標(biāo)準(zhǔn)樣品的標(biāo)準(zhǔn)值比對結(jié)果

選用含量具有一定梯度的鋅錠標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表3。

表3 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

由表3 可獲得本方法中Al、Fe、Cd、Pb 的測定范圍，見表4。

表4 元素的測定范圍

2.3.2 與ICP 法比對結(jié)果

選取12 塊未知樣品用ICP 法測定Al、Fe、Cd、Pb 含量，然后與X 射線熒光法測定的結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果見表5。

表5 X 射線熒光測定結(jié)果與化學(xué)分析值比較

由表3、5 可以看出，本方法的準(zhǔn)確度較高，可應(yīng)用于日常的生產(chǎn)檢驗(yàn)。

2.4 允許差測定實(shí)驗(yàn)

為獲得本方法中Al、Fe、Pb、Cd 的允許差，首先將A、B 兩塊狀樣品在銑床上分別逐次銑削測定10 次，然后計(jì)算出本方法的允許差，結(jié)果見表6。

表6 允許差范圍表

3 結(jié)論

通過大量的分析比對實(shí)驗(yàn)，可以說明X 熒光法能夠分析鋅錠中鋁、鐵、鎘、鉛元素的含量；相比于傳統(tǒng)的ICP 方法，其操作簡易，分析周期短（由原先40 分鐘的分析周期縮短為至10 分鐘內(nèi)），結(jié)果準(zhǔn)確，適合日常生產(chǎn)中的大批量檢測，并大大提高了工作效率。

相較于傳統(tǒng)的檢測方法，本方法極大地降低了檢測成本，每年減少成本約13.46 萬元，同時減少了酸、堿化學(xué)試劑的使用，降低了廢液的排放，符合了節(jié)能減排、低碳生產(chǎn)的現(xiàn)代化企業(yè)要求。

由于砂帶制樣無法完全去除樣品表面的凹面和夾雜，且加工過程中易使樣品溫度過高，氧化樣品表面的Al，造成分析結(jié)果不準(zhǔn)確，故本方法推薦銑床制樣，并通過大量實(shí)驗(yàn)確定了刀片型號、轉(zhuǎn)速、進(jìn)刀徑程、進(jìn)刀量參數(shù)，充分滿足了X 射線熒光法分析的需要。

為防止樣品中的Al 被氧化，樣品加工完成后需立即分析，以免對分析結(jié)果造成影響。