铁精粉中主次量元素检测方案(波散型XRF)

X射线荧光光谱法测定铁精粉中的主次量元素 1、前言 铁精粉是铁矿石经过破碎、粉磨、磁选、浮选、重选等程序选出的铁含量较高的粉末，通常的品位在50%~70%，目前铁精粉主要的原产国有巴西(65%品位赤铁矿)、澳大利亚(60%品位褐铁矿)、印度(61.5%品位赤铁矿)等。铁精粉中主要成分为铁的化合物、CaO、MgO、Al2O3及 SiO，还有 P、S、Na、K、As、Zn、Pb、Cu 等对钢铁生产有害的元素和 Mn、Ti、V、Cr等有益的元素。利用X射线荧光光谱，可以对铁精粉中的主次量元素进行准确快速地分析，为质量控制提供保障，提高生产效率。 表1铁精粉中有害元素及其控制范围 元素 危害 控制含量% Na 碱金属含量太多易造成软化温度降低，热熔带上移，不利于间接还原，造成焦比升高，会破坏焦炭性能 Na+K<0.25 K S S使钢材产生“热脆性” <0.2 P P使钢材产生“冷脆性” <0.1 Cu Cu 使钢材产生“热脆性”，不易焊接和轧制 <0.2 As P使钢材产生“冷脆性”，对环境影响较大 <0.07 Pb Pb 在高炉中被完全还原，由于密度较高，沉于死铁层，易破坏炉底 <0.1 Zn Zn容易气化，易进入砖缝，氧化成为 ZnO 后膨胀，破坏耐火砖 <0.1 2、制样 众所周知，结果的准确性和取样的代表性息息相关；；从一船矿石中选取仅约五公斤的样品，再从五公斤样品中称取 0.5g样品进行检测，没有符合标准的取样方法，使用再好的设备和再优秀的方法进行测试也是做无用功。实验室将来样粉碎(小于75微米)并混合均匀，取出一定量样品进行检测分析。 样品中的主量元素 Fe、A1、Si、Ca等采用熔片法测试，添加Co2O3作为内标元素可以极大的改善 TFe 的分析准确度(建议样品称重 0.5g，氧化钴粉末称重0.25g，助熔剂66%四硼酸锂+34%偏硼酸锂7g)，对于易烧损元素诸如S元素等，应先置于600℃下预氧化半小时，再进行熔融制样。对于K、Na、As、Pb 和 Cu等微量元素，采用压片法可以获得更高的强度以及稳定性。 3、测试条件及方法优化 Themro Fisher Scientific 的 ARL 9900 IntelliPower M3600 可以安装一个测角仪和24个固定道，或者一个测角仪、一个 XRD 系统和14个固定道，可以满足客户各种测试需求。当采用固定道时，可以显著提高测试效率，，以熔片法测试铁精粉中主要成分为例，仅需30s即可完成测试；当对测试时效要求不高时，使用测角仪的扫描道同样可以满足需求。同时 OXSAS 软件的方法设置中集成了内标功能，，可以如图1所示可以设置 Co 元素作为内标元素对 Fe 元素进行校正。 表2元素测试条件 元素谱线 制样方法 电压kV 电流mA 晶体 检测器 时间S 方法优化 Na Ka 压片 30 80 AX06 FPC 30 背景优化 KKa 30 80 LiF200 FPC 30 Pb Lb 60 40 LiF200 SC 30 Rh Ka 康普顿峰内标校正 ZnKa 60 40 LiF200 SC 30 Cu Ka 60 40 LiF200 SC 30 As Ka 60 40 LiF200 SC 30 重叠校正 SKa 熔片 50 50 Ge111 FPC 30 / PKa 50 50 Ge111 FPC 30 / Fe Ka 50 50 LiF200 FPC 30 Co 内标 MnKa 50 50 LiF200 FPC 30 / TiKa 50 50 LiF200 FPC 30 / Al Ka 50 50 PET FPC 30 / Ca Ka 50 50 LiF200 FPC 30 / SiKa 50 50 PET FPC 30 / Mg Ka 50 50 AX06 FPC 30 / 元元周期表方法标题组分(6)元素(公式)移校正样类型标准控制样方法选择 Lab Book and Attachments 型常规参数 内标 分 图1钴内标的设置 钴内标法用FeKa 谱线与 CoKa 谱线的比强度替代原来的 FeKa 谱线强度绘制标准曲线，可以改善基体变化与样品制备对测试结果的影响，提高测试结果的准确度。图2所示为钴内标法全铁标准曲线。 图2钴内标法全铁标准曲线 4、精密度和准确度 使用熔片法制样，然后用 ARL 9900 IntelliPowerTM3600对已有参考值的样品进行测试，得到测试方法的精密度和准确度，其中精密度由20天内随机测试样品11次的标准偏差(o)计算得到。 表3熔片法测试主要成分的精密度和准确度 元素/氧化物 含量(%) 26/% 方法 误差/% CaO 4.28 0.02 0.03 Mg0 2.30 0.01 0.04 SiO 9.79 0.02 0.10 Al203 2.46 0.01 0.06 TiO2 0.15 0.005 0.01 MnO 0.143 0.005 0.01 P 0.057 0.002 0.002 S 2.11 0.02 0.10 Fe 49.86 0.05 0.20 采用压片法测试微量元素受基体和样品前处理影响，结果存在一定偏差，下表列出了部分标准样品微量元素的测试结果： 表4压片法测定标准样品中微量元素的测试结果 待测组分 GSBH 3006-97 GSB03-2036-2006 GSB03-2857-2012 理论值 测试值 理论值 测试值 理论值 测试值 K20 (ppm) 400 383 1910 1960 2400 2446 Na2O (ppm) 510 590 1610 1510 420 488 Pb(ppm) 15 19 23 25 1920 1945 As (ppm) 39 40 26 28 2910 2880 Cu (ppm) 140 150 230 236 950 936 Zn (ppm) 93 90 190 184 3620 3592 5、结论 使用 ARL 9900 IntelliPowerTM 3600设备，可以得到准确的全铁以及其他主要成分含量，采用钴内标法测定全铁含量的误差可以控制在0.2%以内；而对于Cu、K、Na、As 等微量元素，采用压片法也可以得到准确度较高的结果。