锰矿中金属样品检测方案(能散型XRF)

轻工科技LIGHT INDUSTRYSCIENCE AND TECHNOLOGY2012年10月第10期(总第167期)化工与材料 X荧光光谱仪在锰矿分析中的应用拓展 宁艳，蓝恩洪，黄义伟，钟威，雷坚(柳州钢铁集团公司技术中心，广西柳州545002) 【摘 要】 锰矿在X荧光光谱分析中一般采用玻璃熔片法测定，分析时间长，不能满足公司生产上的需要。根据公司采购的锰矿来源相对稳定的特点，经大量实验验证，改用粉末压片制成分析样片后进行测定，不但创建了适合公司锰矿分析的压片-x荧光光谱分析方法，还拓展了X荧光光谱仪的应用范围，同时还满足了公司生产对分析结果快速、准确、及时的要求，取得了满意的效果。 【关键词】 X荧光光谱仪；锰矿；应用；拓展 【中图分类号】TD982 文献标识码】 A 【文章编号】2095-3518(2012)10-25-02 在现代工业中，锰及其化合物应用于国民经济的各个领域。其中钢铁工业是最重要的领域。锰矿石在我公司主要作为炼铁溶剂的用量还是比较大的，用来初步脱氧和脱硫。在炼铁过程中加入锰矿石主要是为了有效提高炉渣的稳定性，增加铁水的流动性。一般实验室用X 荧光光谱仪测定锰矿石时采用的是国家标准推荐的玻璃熔片法，该方法分析流程长，分析条件较为苛刻，不能完全满足公司生产快速、准确报出结果的要求。因此，我们根据公司采购锰矿的地理位置相对稳定，可大幅度降低基体干扰的特点。经反复实验研究，确定了改用粉末压片法制成分析样片后进行X荧光光谱测定的最佳分析条件，分析速度快、准确度高，满足了公司生产要求。 1 实验部分 1.1 主要仪器及材料 XRF-1800 身X射线荧光光谱仪：：日本岛津公司；YYJ-60型压样机：长春科光机电有限公司；电子天平：梅特勒；ZM-F-2振动磨样机：长春科光机电有限公司；塑料环。 1.2样品的制备 用干净的振动磨研磨锰矿石样品，使其粒度在0.100mm~0.053mm范围内，然后把制好的样品在105℃的鼓风干燥箱中干燥 1h，除去样品中的水分。取出样品放入干燥器中，待冷却至室温后将锰矿石粉体作压片用。 1.3标准曲线的绘制 根据公司日常采购锰矿石的来源特点及被测元素的含量范围，选用具有一定梯度的7个锰矿石标样(BH0113-1A、BH0113-2A、GBW07261、GBW07262、GBW07263、GSB03-1798-2005、YT9101)和16个经化学湿法定值的生产样，采用经试验设定的测定条件进行测定，利用线性回归方法建立各元素的校准曲线。 2 实验条件 2.1 样品粒度的影响及选择 采用粉末直接压片制样，颗粒效应是影响分析结果准确性 的重要因素，取同一个试样经振荡粉碎后分别经不同孔径的筛分后，制成样片测定的数据见表1。从表中数据可以看出，随着样品粒度的逐渐减小，样片荧光强度逐渐增大；当样品粒度≤0.074mm后，各元素的荧光强度基本趋于稳定。 表1不同粒度样品各元素对荧光强度的影响 /Kcps 粒元，素 0.100mm 0.089mm 0.074mm 0.062mm 0.053mm TMn 201.549 248.752 286.183 286207 286203 TFe 215.556 250.544 298.793 298.885 298.950 Si02 160.657 200.875 240.397 240.232 240875 AI203 68.156 105124 157.597 157.884 157.758 Cao 49.549 61.154 74.497 74.402 74.S20 P 1.984 2.637 3.618 3.678 3.897 2.2样片压力的影响及选择 样片固定30秒保压时间，试验同一样品不同的压力下对各元素荧光强度的影响，试验数据如表2。随着压力的增加，大部分元素的荧光值逐渐增加。压力在250KN时，荧光强度趋于稳定。 表2不同压力下样片中元素荧光强度 /Kcps 压元力 100KN 150KN 200KN 250KN 300KN 350KN TMn 188.542 200.587 248325 286.113 286.452 287111 TFe 198.212 225354 267.354 298.793 298.521 298.756 Si02 178.389 199665 225.559 240.397 240538 240.410 AI203 90.985 120241 135.781 157.884 157812 157.931 Cao 55513 62.548 70.114 74.401 74.489 74460 P 1.895 2.254 3.118 3.618 3.681 3.621 2.3 保压时间的影响及选择 在压力为250KN的荧光强度下测试不同保压时间对各元素荧光强度的影响，结果见表3。保压时间大于40s时，荧光强度趋于稳定。 表3不同保压时间样片的元素荧光强度 /Kcps 时间素 20s 30s 40s 50s 60s TMn 183.549 266.465 286.113 285.987 286.163 TFe 193.859 279.415 298.793 298.541 298.697 SiO2 190.546 230.644 240.397 240.541 240.403 A203 78569 120.821 157.884 157.894 157.799 CaO 5L547 66.642 74.401 74.462 74.452 P 1.785 2.456 3.618 3.657 3.700 2.4 测定时间的影响及选择 通过做不同测定时间样品元素的变异系数来确定最佳的测定时间，用标准物品锰矿 BH0113-2A做各成分的测量时间 ( 【作者简介】宁艳(1974-)，女，广西柳州人，环保工程师，研究方向：环境管理与监测、化学分析。 ) 试验，试验结果见表4。从表中可可看出各元素测定时间在20s时，上述各元素含量范围测试的变异系数能够达到国家标准中规定的成分含量范围>20%，变异系数<0.1；含量范围在10%~20%，变异系数<0.3；含量范围1%~10%，变异系数<1；含量范围0.01%~1%，变异系数<3的要求，稳定性好。 表4不同测定时间样品的元素变异系数测试结果 元素 8s 15s 20s 25s TMn (30.16%) 0.155 0.131 0.084 0.085 TFe (9.78%) 1.357 1.147 0.682 0.706 SiO2(17.47%) 0.384 0.346 0.214 0.207 AI203(1.36%) 1.740 1.426 0.841 0.823 Ca06.52%)i 1.527 1.332 0.745 0.751 P(0.078%) 3.428 3.206 2.543 2552 2.5测试条件的选择 通过仪器的测定条件选择出元素的最佳测定电流电压及背景值，得出仪器改用压片制样后，X荧光光谱仪测定锰矿的最佳工作条件。轻元素 Si0Al20降低电压提高电流后，测试的稳定性和测试结果的准确度都能够得到满意的结果，见表5。 成分 分析谱线 晶体 准直器 电压KV 电流mA TMa MmK LiF 标准 63.000 40 20 TFe FeK4 LiF 标准 57.520 - 40 20 SiO SiKa PET 标准 108.80 110.700 30 50 A，0， AIK4 PET 标准 144.68 142.701 30 100 CaO CaK LiF 标准 113.090 115.067 40 20 P PK PET 标准 140.960 142.671 40 20 3结果与讨论 3.1方法的精密度 用上述试验确定的测试条件建立标准曲线。并在同一条件下用同一标准样品制成的十个样片进行测试，考察方法的精密度，见表6。从测试结果可以看出，方法的精密度符合样品的测试需求。 表6方法精密度测试 /% 标准样品 TMn TFe SIO AbO CaO P BH0113-2A-1 29.88 9.77 17.44 1.38 650 0.076 BH0113-2A-2 3015 9.56 17.68 1.27 662 0.078 BH0113-2A-3 3022 9.88 17.66 1.35 660 0.070 BH0113-2A-4 29.90 9.63 17.35 1.30 652 0.078 BH0113-2A-5 2995 9.71 17.27 1.42 655 0.079 BH0113-2A-6 30.09 9.55 17.59 1.38 6.61 0.076 BH0113-2A-7 3037 9.90 17.38 1.39 6.52 0.085 BH0113-2A-8 30.44 9.51 17.22 1.35 6.49 0.079 BH0113-2A-9 29.96 9.83 17.53 1.43 652 0.082 BH0113-2A-10 3011 9.76 17.31 1.42 650 0.078 平均值 3011 9.71 17.44 1.37 654 0.080 标准偏差 0.1931 0.1414 0.1641 0.0526 00492 0.0039 相对标准偏差/% 0.64 1.46 094 3.84 0.75 5.03 3.2方法的准确度 用表6标准样品的测试结果进行准确度计算，见表7。测 (上接第15页) 对于生产工艺过程卫生有十分严格的要求：莲实浆液、甜玉米浆液、鲜牛奶的质量必须合格并保证杀菌条件；班前班后对所有设备、管路必须进行 CIP 清洗消毒，保证杀菌合格；灌装车间的生产环境应符合国家有关标准；注意个人卫生并定期检查、检验；各种原辅料在混合前应尽可能做到商业无菌状态，所经过的管路杀菌必须合格；包装材料在进厂之前要按要求严格检验，确保包材质量合格。同时，本活菌型饮料须在冷链下销售、 定值与标准值吻合，测试结果准确度较高。 表7方法的准确度 /% 标准样品 TMn TFe SiO Al0 Ca0 P BH0113-2A理论值 30.16 9.78 17.47 136 6.52 0.078 BH0113-2A测试 30.11 9.71 17.44 1.37 6.54 0.080 误差 0.05 0.06 0.03 0.01 0.02 0.002 相对误法/% 0.16 0.61 0.17 0.74 0.30 2.56 3.3对照实验 采用标准样品和三个不同生产试样进行化学法、玻璃片-X荧光光谱法(本文简称为玻璃片法)与压片-X荧光光谱法(本文简称为压片法)进行比对测试，测试结果见表8。由测试结果可以看出，比对结果全部在国家标准规定的误差范围内，采用压片-X荧光光谱法的检测结果令人满意。 表8三种方法的对比测试结果 /% 样品编号 方法 TMn TFe SiO， Al：0， CaO P GBW07262 化学法 36.88 2.24 22.20 3.01 3.55 0.078 玻璃片法 37.15 2.18 22.35 2.90 3.56 0.076 压片法 36.90 2.18 22.27 2.89 3.60 0.082 11e15 化学法 35.16 6.92 26.79 6.17 1.62 0.172 玻璃片法 35.14 6.98 26.77 6.25 1.65 0.173 压片法 35.07 6.98 26.83 6.23 1.67 0.165 11865 化学法 30.28 9.96 17.78 1.24 6.59 0.082 玻璃片法 30.24 9.90 17.88 1.22 6.61 0.082 压片法 30.39 9.87 17.89 1.19 6.64 0.079 4 结论 本文通过大量实验创建了适合我公司锰矿分析的压片制样-X荧光光谱分析测试方法，解决了熔融片-X荧光光谱法在测定锰矿过程中的操作流程繁琐、分析时间长的缺点，确定的分析条件最大程度的消除了基体效应、粒度效应和共存元素的干扰，且测试方法的精密度、准确度高，测试结果令人满意。方法改进后，测试一个样品所需的分析时间由熔片法的90分钟缩短到了压片法的20分钟，极大的满足了生产上对分析结果的快速、准确的要求。 ( 参考文献 ) ( [1]谢忠信，赵宗玲.X射线光谱分析[M].北京：科学学版社，1982. ) ( [2]刘尚华，陶光仪，吉昂.X射线荧光光谱分析中的粉末压片制样法[光 谱实验室，1998. ) ( [3]李小莉.熔融制片-X射线荧光光谱法测定锰矿样品中主次量元素 .岩矿测试，2007，(3). ) 锰矿在X 荧光光谱分析中一般采用玻璃熔片法测定，分析时间长，不能满足公司生产上的需要。根据公司采购的锰矿来源相对稳定的特点，经大量实验验证，改用粉末压片制成分析样片后进行测定，不但创建了适合公司锰矿分析的压片 一X荧光光谱分析方 法，还拓展 了X 荧光光谱仪的应用 范围，同时还满足 了公 司生产对 分析 结果快速 、准确、及 时的要 求 ，取 得 了满意的 效果 。