粉末壓片X射熒光光譜法測定金屬硅中FE_AL_CA--最終稿

1、粉末壓片X射線熒光光譜測定工業(yè)硅中鐵鋁鈣普旭力 葉淑愛 王鴻輝 董清木摘 要：采用粉末壓片法制樣，用波長色散X射線熒光光譜法測定工業(yè)硅中鐵、鋁、鈣，并對分析過程中樣品制備、測量條件等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究。實(shí)驗結(jié)果表明，該方法精密度高、準(zhǔn)確性好，并具有快速、高效、樣品制備簡單等優(yōu)點(diǎn)，可用于工業(yè)硅實(shí)際樣品的測定。關(guān)鍵詞：X射線熒光光譜；粉末壓片；工業(yè)硅；鐵；鋁；鈣1 前言工業(yè)硅是一種用途很廣的鐵合金產(chǎn)品，既可用作特鋼的脫氧劑，也可用作鋁合金的添加劑。工業(yè)硅中鐵、鋁、鈣的測定一般采用傳統(tǒng)的濕法化學(xué)分析方法1-3 或電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法4, 5。傳統(tǒng)的濕法化學(xué)分析存在著操作復(fù)雜、分析時間長、只

2、能進(jìn)行單元素測定等缺點(diǎn)；而采用ICP-AES進(jìn)行測定則需要復(fù)雜的樣品前處理過程，而且在樣品處理過程中加入大量的氫氟酸，空白值較高，常常會影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，對環(huán)境也具有較大污染。本文采用粉末壓片X射線熒光光譜法直接測定工業(yè)硅中鐵、鋁、鈣，制樣簡單、快速、高效、對環(huán)境污染小，測試結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度令人滿意。2 實(shí)驗部分2.1主要儀器與試劑ARL9900 XP型X射線熒光光譜儀（瑞士ARL公司），銠靶X光管，功率3.6kW，各元素測量條件見表1。8000D-230型混合球磨儀（美國Spex公司）；炭化鎢研磨罐。工業(yè)硅1號7號標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（山東冶金設(shè)計研究院）、BY 01505 BY 01507標(biāo)準(zhǔn)

3、物質(zhì)（撫順鋁廠）。H3BO3（X射線熒光光譜專用試劑，純度大于99.9%）。表1 分析元素測量條件Table 1 Analytical conditions of determined elements分析線晶體/探測器2角()準(zhǔn)直器(m)電壓/電流(kV/mA)測量時間(s)峰值背景AlKPET/FPC144.69+3.220.2540/7020CaKLiF200/FPC113.09+2.820.6040/7040FeKLiF200/ FPC57.52+2.480.2540/7020SiKPET/FPC109.03/0.1540/70102.2樣片的制備準(zhǔn)確稱取2.00克粉末樣品與H3BO3

4、按1:1比例混合均勻后裝于炭化鎢研磨罐中，旋緊蓋子后置于混合球磨儀上研磨10 min。將研磨后的樣品放入壓片機(jī)模具內(nèi)，撥平，用硼酸墊底，在30 t的壓力下，保壓時間20s，壓制成片。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)按同樣方法制備成片。2.3 測試按照表1條件，測試工業(yè)硅1號7號標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、BY 01505 BY 01507標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，建立校準(zhǔn)工作曲線。按同樣條件測試樣品，儀器根據(jù)熒光強(qiáng)度自動計算各元素含量。3 結(jié)果與討論3.1 制樣條件采用粉末壓片法制樣時，X射線熒光強(qiáng)度與樣品粒度大小有很大關(guān)系。樣品粒度越小，粒度效應(yīng)和礦物效應(yīng)對熒光強(qiáng)度的影響越?。粚?shí)驗結(jié)果表明，當(dāng)樣品和H3BO3混合研磨時間在5min到15min之間時

5、，鐵、鋁、鈣的X射線熒光強(qiáng)度均保持穩(wěn)定，本文選擇樣品研磨時間為10min。壓片機(jī)壓力和保壓時間也會影響樣片的準(zhǔn)確性和均勻性。本文通過實(shí)驗研究確定，在30 t的壓力下，保壓20 s，可以制得表面光滑、均勻、穩(wěn)定的樣片。3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線建立校準(zhǔn)樣品應(yīng)與待測樣品在粒度、化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)上相似，而且其中各元素應(yīng)具有足夠?qū)挼暮糠秶瓦m當(dāng)?shù)暮刻荻?。本文選擇工業(yè)硅1號工業(yè)硅7號和BY 01505BY 01507等共10個標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為校準(zhǔn)樣品，該套校準(zhǔn)樣品的含量范圍基本能覆蓋大部分的日常檢測樣品。同時，由于工業(yè)硅樣品基體簡單，礦物效應(yīng)小，還可以通過研磨將粒度效應(yīng)降至最低，因此采用經(jīng)驗系數(shù)法進(jìn)行基體校正可獲得

6、較好的線性校準(zhǔn)曲線。各成分的測量范圍及校準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差見表2。表2 成分的測量范圍及校準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 2 Measure range of components and the standard deviation of calibration curve元素或化合物含量范圍（）校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)偏差（）Al0.0720.7950.02164Ca0.0230.7900.01108Fe0.201.210.015673.3 方法精密度、靈敏度和檢出限取同一有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)BY01505按上述制樣方法壓制9個樣片，用X射線熒光光譜儀測定各組分含量，計算各元素含量的測試平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏

7、差，所得結(jié)果見表3?？梢姡摲z測Fe、Al、Ca的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%，可滿足日常分析要求。本法靈敏度（Q）用單位含量的計數(shù)率表示，單位為kCPS/%；檢出限由公式（1）給出，其結(jié)果一并列入表3。 （1）式中，Q為靈敏度，為背景標(biāo)準(zhǔn)偏差，為背景強(qiáng)度，為背景測量時間。表3 方法精密度、靈敏度和檢出限Table 3 Precision, sensitivity and detection limit of the method元素參考值（%）測量平均值（%）標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）靈敏度(kCPS/%)檢出限（g./g）Fe0.380.3760.0123.221.7110.2Al0.4

8、80.4680.0163.44.2515.4Ca0.190.1820.0052.715.168.73.4 樣品分析用該方法測試工業(yè)硅實(shí)際樣品，與化學(xué)分析方法4進(jìn)行對比，見表4。結(jié)果表明，該方法檢測結(jié)果與化學(xué)分析結(jié)果相吻合，可用于實(shí)際樣品的分析。表4 實(shí)際樣品分析比較Table 4 The analytical comparison of real samples樣品編號元素XRF法化學(xué)法樣品1Fe0.1520.144Al0.1770.175Ca0.0110.009樣品2Fe0.3820.377Al0.3930.378Ca0.0380.041樣品3Fe0.7220.710Al0.3450.333Ca0.1380.1404 結(jié)論本文采用粉末壓片X射線熒光光譜儀測定工業(yè)硅中鐵、鋁、鈣含量，具有較高的精密度和較好的準(zhǔn)確性，快速、高效、樣品制備簡單，實(shí)用價值高。參考文獻(xiàn)1 GB/T 14849.13-1993 工業(yè)硅化學(xué)分析方法2 SN/T 0550.1-1996 出口金屬硅中鐵、鋁、鈣的測定分光光度法3 SN/T 0550.2-1996 出