X射線熒光光譜法測定高爐渣中氯離子的含量

彭宏運，劉 琳

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照 276800）

1 前 言

爐渣是鐵鋼冶煉和精煉過程中的重要產(chǎn)物之一，經(jīng)加工處理，主要用于制作建筑材料。爐渣中的氯可加速建筑材料中金屬材料的銹蝕。準(zhǔn)確測定爐渣中氯離子含量是爐渣循環(huán)再利用的重要前提。目前，爐渣中氯離子測定依據(jù)GBT 3558—2014《艾氏卡混合溶劑融樣-硫氰酸鉀滴定法》進行，具有試驗處理相對煩瑣、分析速度慢、分析成本高等不足。

本文采用粉末壓片法制備分析樣片，X 射線熒光光譜法準(zhǔn)確、可以快速測定爐渣中氯離子的含量［1］。

2 實驗部分

2.1 儀器設(shè)備

X-熒光光譜儀，賽默飛世爾Perform’X 4200型；壓片機，TGYP-100 型，最大壓力100 t；智能粉碎機，F(xiàn)TFS-200型。

2.2 分析試樣的制備

為有效消除樣品的粒度效應(yīng)，將分析試樣在振動研磨機中反復(fù)研磨、過篩，并使試樣全部通過74 μm樣品篩。制的樣品進行重復(fù)性試驗，結(jié)果如表1所示，樣品的平均強度值為10.531，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.8%，可以看出使用的方法可以很好地消除樣品的粒度效應(yīng)。

表1 樣品的重復(fù)性試驗結(jié)果 KCps

2.3 克服樣品的團聚現(xiàn)象

隨著樣品顆粒度的減小，微小粉體的團聚現(xiàn)象愈發(fā)明顯，易造成實驗過程中測定結(jié)果的偏析。為了有效克服樣品的團聚現(xiàn)象，使用瑪瑙研缽對樣品進行研磨處理從而達到“解聚”的目的。稱取15 g分析樣品，直接壓制成片和使用瑪瑙研缽人工研磨30 s 后再壓制成片，分別進行重復(fù)性試驗，結(jié)果見表2。可以看出，使用瑪瑙研缽對樣品進行處理后，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差有明顯的降低，由2.68%降低到1.14%，可以有效克服樣品的團聚現(xiàn)象。

表2 人工研磨前后樣品的重復(fù)性試驗結(jié)果 KCps

2.4 壓片壓力與壓片時間的選擇

樣片的厚度減小，密度增大，表面光潔度增加樣片表面可形成鏡面效應(yīng)，可有效減輕散射效應(yīng)、礦物效應(yīng)、顆粒效應(yīng)、基體效應(yīng)。為確保壓片機的正常使用，給壓片機留出壓力余量，壓片壓力設(shè)定為784 kN。

保壓時間過短，壓片表面不夠堅固和平滑；壓片時間過久，壓片機機頭與壓片分離時壓片表面容易出現(xiàn)細(xì)微裂紋。綜合考慮選擇壓片保壓時間為15 s。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

分析元素的測量條件：分析線Kα，晶體Ge111，準(zhǔn)直器為0.40，探測器為FPC，2 Theta 92.761°，電壓30 kV，電流80 mA。

制備20 份爐渣樣品，依據(jù)GBT 3558—2014 化學(xué)測定其氯離子含量，選擇氯離子含量范圍為0.004%～0.140%的8個樣品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，見圖1。線性回歸的相關(guān)系數(shù)為0.9991，線性關(guān)系良好。

圖1 氯離子檢驗的標(biāo)準(zhǔn)曲線

3 測定結(jié)果與討論

3.1 精密度

選擇同一個樣品制成11 個樣片連續(xù)測定，結(jié)果見表3。測定平均值0.065%，極差0.001%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差0.71%，由表3 可見制樣和儀器測定的精密度滿足實驗要求。

表3 同一樣品11個樣片的連續(xù)測定結(jié)果 %

3.2 準(zhǔn)確度

分別用X熒光光譜儀和艾氏卡混合溶劑融樣-硫氰酸鉀滴定法對樣品進行測定，結(jié)果見表4。由表4 可知，XRF測定值與化學(xué)測定值差值很小，滿足實驗對準(zhǔn)確定的要求。

表4 XRF測定值與化學(xué)測定值的比較%

3.3 測定結(jié)果的長期穩(wěn)定性

使用同一個樣品，在同樣測定條件下，每天測定氯離子含量，連續(xù)測定20 d。經(jīng)統(tǒng)計，連續(xù)20 d測定的數(shù)據(jù)極差為0.003%，曲線未出現(xiàn)明顯漂移，無須校正曲線。日常工作中可15 d 左右進行曲線漂移情況的驗證，如出現(xiàn)明顯漂移，進行曲線校正。

4 結(jié) 語

實驗表明，XRF 測定爐渣中的氯離子，在滿足分析準(zhǔn)確定要求的前提下，具有分析速度快、效率高的、分析成本低的特點，顯著縮短分析時間，為生產(chǎn)及時提供檢驗數(shù)據(jù)保障。