離心澆鑄制樣X射線熒光光譜分析鉻鐵中的Cr、Si、P

1、離心澆鑄制樣X射線熒光光譜分析鉻鐵中的Cr、Si、P 陸曉明 金德龍 林國強 孫福民 上海寶鋼股份有限公司技術(shù)中心，201900 上海申佳鐵合金廠，200431 摘要 本文介紹采用離心澆鑄制樣X熒光光譜分析鉻鐵中Cr、Si、P，離心澆鑄制樣能克服鐵合金存在的礦物效應(yīng)和顆粒效應(yīng)，該方法簡單、快速、精度高、準(zhǔn)確。當(dāng)濃度為Cr：66.04%、Si：0.64%、P：0.016%其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.18%、3.12%、6.25%。 關(guān)鍵詞： X射線熒光光譜 ； 離心澆鑄； 鉻鐵   DETERMINATION OF CR, SI, P IN FERROCHROME BY X-RAY FLU

2、ORESCENCE SPECTROMETRY USING REMELTING TECHNIQUE LU Xiao-ming,JIN De-long Shanghai Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. Technical Center, Shanghai, China, 201900 LIN Guo-qian,SHEN Fu-ming Shanghai Shenjia Ferroalloy Co., Ltd. Shanghai, China, 200431   Abstract: Remelting test of ferrochrome for X

3、RFS analysis is described in this paper. the mineral effect and particle-size effect of ferrochrome can be eliminated, When the average contents of Cr, Si, P are respectively 65.04%, 0.64%, 0.016%, the relative standard deviations are respectively 0.18%, 3.12%,6.25% , the precision is good. Keywords

4、: X-Ray fluorescence spectrometry Remelting Ferrochrome   X熒光光譜分析鉻鐵合金通常采用粉末壓片法制樣，由于鐵合金存在嚴(yán)重的礦物效應(yīng)和顆粒效應(yīng)，分析來之于不同的產(chǎn)地和不同的生產(chǎn)工藝的未知樣品，往往得不到準(zhǔn)確的分析結(jié)果。采用玻璃珠熔融法對鐵合金制樣，雖然精度和準(zhǔn)確度較高，但由于其制作工藝要求高、時間長、有侵蝕鉑金坩堝的危險，因此實用性差。離心澆鑄制樣是將以一定比例的鐵合金樣品與純鐵放入坩鍋中，再把坩鍋放入高頻離心澆鑄機進(jìn)行熔融，熔融后通過離心力把熔融物從特制的坩鍋口注入預(yù)先放置的銅模中，冷卻后塊狀樣品銅模中取出，此方法制取塊狀樣

5、品，能有效克服鐵合金樣品礦物效應(yīng)和顆粒效應(yīng)，制作工藝相對簡單、制作時間短，精度和準(zhǔn)確度高，制備好的標(biāo)準(zhǔn)樣品又可長期保存使用。通過與化學(xué)分析結(jié)果比對，可看出此方法完全能滿足常規(guī)分析的要求。 1實驗部分 1.1儀器和試劑 ARL9800 X射線熒光光譜儀，Lifumat3.3VAC離心澆鑄機，砂帶研磨機，工業(yè)純鐵。 1.2 儀器測量條件見表1 表1儀器測量條件 Tab1. Analytical parameters of method   譜線 Line 峰2 Peak 晶體 Crystal 電壓/電流 Volt/Current 測定時間(s) Time ( s)   SiK1

6、,2 109.030 PET 50kV/50mA 40   CrK1,2 69.381 LiF200 50kV/50mA 40   PK1,2 141.030 Ge111 30kV/80mA 40 1.3制樣條件的選擇 經(jīng)試驗確定最佳制樣條件見表2。預(yù)抽真空和加保護(hù)氣是為了防止熔融過程中氧化。熔化物既要保持一定的流動性又要有合適的溫度，才能保證熔化物完全澆入銅模而且不侵蝕銅模。 表2制樣條件 Tab.2 Preparing parameters of sample 樣品/純鐵 Sample/pure iron 功率 power 熔融時間 fusion time 離心力 To

7、rque 坩堝 Crucible 模 mould 真空 Vacuum 氬氣 Ar. 延時 Soaking time 5/40（g） 2 75(s) 75(%) 陶瓷 銅模 5(Mbar) 3.5L/min 15(s) 1.4 標(biāo)樣制備 依據(jù)1.3制樣條件，用2個標(biāo)準(zhǔn)樣品和經(jīng)化學(xué)分析準(zhǔn)確定值的7個樣品，熔制9個標(biāo)準(zhǔn)樣品塊。 2 結(jié)果和討論 2.1 離心澆鑄制樣 2.1.1塊樣表面不同部位分析結(jié)果 將一制好的塊樣經(jīng)用砂帶研磨機研磨后在直讀光譜儀上取五個不同的部位測定，測定結(jié)果見表3。 表3塊樣表面五個不同的部位測定結(jié)果（%） Tab.3 Analytical results of five dif

8、ferent position on the sample surface 元素 Element Cr Si P 1 5.832 0.718 0.0228 2 5.832 0.720 0.0236 3 5.810 0.721 0.0242 4 5.823 0.724 0.0233 5 5.805 0.722 0.0238 Avg 5.820 0.721 0.0235 Sd 0.012 0.002 0.0005 Rsd% 0.21 0.28 2.13 從數(shù)據(jù)中可看出各元素在塊樣表面分布均勻。 2.1.2塊樣不同深度分析結(jié)果 為了確認(rèn)塊樣不同的深度元素分布情況，對同一塊樣在砂帶研磨一次測定一次，共

9、研磨十一次，其直讀光譜測定結(jié)果結(jié)果列于表4，從數(shù)據(jù)中可看出元素在不同的深度分布也是均勻的。 表4塊樣不同深度分析結(jié)果（%） Tab. 4 Analytical results of different depth in sample 元素 Elements Cr Si P 1 5.820 0.723 0.0223 2 5.827 0.718 0.0228 3 5.829 0.725 0.0235 4 5.813 0.721 0.0227 5 5.821 0.717 0.0226 6 5.824 0.722 0.0219 7 5.833 0.726 0.0221 8 5.827 0.724 0.

10、0234 9 5.819 0.719 0.0238 10 5.818 0.721 0.0223 11 5.827 0.725 0.0228 Avg 5.823 0.722 0.0228 Sd 0.006 0.003 0.0006 Rsd 0.10 0.42 2.63 2.1.3 熔融重復(fù)性 為了驗證此制樣方法的重復(fù)性，取一鐵合金樣品在相同的熔融條件下熔制5個塊樣，采用直讀光譜測定，數(shù)據(jù)列于表5，從數(shù)據(jù)中可看出熔融重復(fù)性較好。 表5重復(fù)性(%) Tab.5 Repeatability of the sample preparation (%) 元素 Element Cr Si P 1 5.830

11、 0.720 0.0225 2 5.812 0.725 0.0243 3 5.800 0.728 0.0231 4 5.835 0.716 0.0233 5 5.839 0.730 0.0220 Avg 5.823 0.724 0.0230 Sd 0.017 0.006 0.0009 Rsd 0.29 0.83 3.91   2.2工作曲線 以濃度和X熒光光譜儀上測定的強度直接回歸建立工作曲線其回歸結(jié)果見表6，表7列出Cr的回歸結(jié)果對照值。 表6工作曲線回歸結(jié)果 Tab.6 Regression results of calibration curve 元素 Elements Cr

12、P Si 曲線濃度范圍 60.0768.75 0.0130.073 0.245.75 斜率（E） 0.66695 0.36647 1.93174 截距（D） -11.67984 -0.10829 -0.13676 回歸精度（SEE） 0.21 0.0037 0.053     表7標(biāo)樣測定中Cr回歸計算結(jié)果（%） Tab. 7 Regression result(Cr) of standard samples（%） 樣品號 Sample 強度 Int.( kcps) 標(biāo)準(zhǔn)值 Standard value 回歸值 Regression value 差值 Error BH031

13、0-3 105.1301 58.37 58.44 0.07 GBW01424 120.7952 68.75 68.88 0.13 C-CR1 108.3520 60.71 60.59 -0.12 C-CR2 112.9085 63.56 63.62 0.06 C-CR3 109.6615 61.25 61.46 0.21 C-CR5 111.7894 62.65 62.88 0.23 C-CR6 115.1258 65.21 65.10 -0.11 C-CR7 113.9947 64.73 64.35 -0.38 C-CR8 107.4499 60.07 59.98 -0.09 從表6和表7中

14、的數(shù)據(jù)可看出工作曲線回歸精度較佳，Cr的回歸精度達(dá)到0.21，回歸值與標(biāo)準(zhǔn)值的最大極差為0.38。 2.3方法精度 為了確認(rèn)方法精度，取一試樣在相同的熔融條件下熔制七個塊樣，分別測定其濃度，結(jié)果見表8。從數(shù)據(jù)中看出此方法的精度較高，當(dāng)Cr ：66.04%，其相對偏差僅為0.18%。   表8分析精度（%） Tab.8 Precision of method （%） 元素 Elements Cr Si P 1 66.15 0.63 0.018 2 65.99 0.65 0.015 3 65.88 0.63 0.015 4 66.05 0.65 0.016 5 66.25 0.63 0.

15、017 6 65.98 0.67 0.018 7 66.00 0.65 0.016 Avg. 66.04 0.64 0.016 SD 0.12 0.02 0.001 RSD 0.18 3.12 6.25 min 65.88 0.63 0.015 max 66.25 0.67 0.018     2.4準(zhǔn)確度 用來之于不同產(chǎn)地和不同生產(chǎn)工藝的未知樣品熔制成樣品塊，經(jīng)用砂帶研磨機研磨后在X熒光光譜儀上測定，其測定結(jié)果與化學(xué)值及壓片法制樣X熒光測定結(jié)果比較，見表9。     表9離心澆鑄制樣和壓片法制樣X熒光測定結(jié)果與化學(xué)分析值比較（%） Tab.9 Comp

16、arison between the XRF values and the chemical values（%） 樣 品 Sample Cr Si P X熒光 離心澆鑄 Remelting 化學(xué)值 C.V X熒光 壓片法 Press X熒光 離心澆鑄 Remelting 化學(xué)值 C.V X熒光 壓片法 Press X熒光 離心澆鑄 Remelting 化學(xué)值 C.V X熒光 壓片法 Press 54-60T 62.13 61.72 62.30 2.17 2.28 2.45 0.030 0.028 0.025 01X-33 62.44 62.26 62.90 2.05 1.92 1.73 0.0

17、22 0.021 0.022 湖南 64.26 63.88 65.02 0.20 0.17 0.21 0.024 0.028 0.024 303-115 63.27 63.10 62.11 1.90 1.89 1.41 0.020 0.024 0.021 6-20-9 62.45 62.49 61.90 0.58 0.64 0.80 0.026 0.025 0.027 403 61.15 60.81 58.93 / /   0.020 0.025 0.023 405 61.54 61.81 61.30 / /   0.022 0.021 0.025 27-11 63.62 63.56 64.20 1.54 1.62 1.30 0.021 0.024 0.021 從結(jié)果中可看出，離心澆鑄制樣X熒光測定值與化學(xué)值相比一致性較好，能滿足常規(guī)分析要求，而粉末壓片法制樣X熒光測定，有些樣品的分析結(jié)果（Cr,Si）與化學(xué)值相差很大，無法滿足常規(guī)分析的要求。 3 結(jié)論 從以上的試驗結(jié)果可得出，離心澆鑄技術(shù)制樣能有效克服鐵合金的礦物效應(yīng)和顆粒效應(yīng)，使不同的生產(chǎn)廠和生產(chǎn)工藝制造的鐵合金能在相同的分析方法下測定，解決了用粉末壓片制樣帶來測定結(jié)果誤差大的問題。當(dāng)