岩棉及玄武岩中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等检测方案(波散型XRF)

SSL-CA20-360Excellence in Science Excellence in ScienceMXF-021 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD.- Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cn Tel： 86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn 熔融制样X射线荧光光谱法测定岩棉及玄武岩主成分 MXF-021 摘要：岩棉试样和四硼酸锂等熔剂按一定比例混合，放入铂黄黄埚中，在高温熔融炉中熔融制成玻璃熔片使用X射线荧光光谱法，(XRF)分析，消除了因矿物结构、颗粒度等引起的基体效应影响，提高了分析结果的准确度。采用熔融制样X荧光光谱法不受实物标准样品的限制，可以采用成分类似的其他标样做曲线，也可以采用标样与基准物质配制标样，该分析方法方便可行，准确可靠。 关键词：熔融制样 XRFF岩棉 岩棉可用于核电站、发电厂、化工厂、大型窑炉等工业用途，也可用于建筑外墙的保温材料，岩棉制品以其优异的防火保温特性是国际上公认的“第五常规能源”中的主要节能材料。 岩棉产品由优质玄武岩、白云石等原材料加工而成，主要化学成分为 Si02、Alz03、Fez03、CaO、MgO等，其次为K20、Naz0、Ti02、P205、MnO、SO3，岩棉生产中， XRF法做为一种快速有效的检测方法，可用于其原料及产品成分分析。 XRF法具有可测元素范围广、适用浓度范围宽等特点， 同时 XRF 法具有快速、准确、操作简单、对环境友好等特点，，E已广泛应用于多个行业的分析检测。对于粉末样品分析， XRF 法通常有压片法和玻璃熔片法。压片法具有快速、简单、成本低等特点，广泛应用于水泥、钢铁等大工业生产中，但是受到粒度、矿 实验部分 1.1仪器 X射线荧光光谱仪：岛津 MXF-N3 plus 熔样炉：洛阳特耐TNRY-01C 型 铂黄埚：材质 Pt95%+Au5% 马弗炉：洛阳特耐GJ1100A型 熔剂：荧光专用熔剂(67+33) 脱模剂：碘化铵(分析纯，配制成30%水溶液使用) 1.2分析条件 1.2.1熔样炉工作条件 熔样温度：1050℃ 前静置时间：120s 炉体摆动时间：900s 物结构等影响，分析结果准确度略差，这种影响对轻元素表现更明显；玻璃熔片法能消除矿物结构、颗粒度等基体效应，降低共存元素之间的吸收增强效应，是准确度和重复性良好的分析方法。岩棉类似于耐火材料，其成分以 SiO2、Alz03、CaO、MgO等轻元素为主，采用玻璃熔片法更合适。另外，采用熔融玻璃片法可以配制相应标准样品，解决了无实物标准样品或标样少的问题。 本方法参考国家标准《GB/T21114-2019耐火材料X射线荧光光谱化学分析熔铸玻璃片法》，采用67：33的四硼酸锂与偏硼酸锂的混合熔剂，按常规规样配比，高温熔融制备玻璃片。以粘土、硅灰石、石灰石、白云石、铁矿等标样为基础，配制合适梯度的标准样品，工作曲线线性良好。 1.2.2仪器工作条件 表1 仪器工作条件 元素 分析谱线 电压 (kV) 电流 (mA) 分光晶体 探测器 PHA HV 测量时间 (s) SiO， Ka 40 70 PET Ne Exatron(Be) 12-122 2030 40 Al，0： Ka 40 70 PET Ne Exatron(Be) 14-134 2050 40 Fez03 Ka 40 70 LiF Ar Multitron 16-108 1550 40 CaO Ka 40 70 LiF Ne Multitron 22-100 1500 40 MgO Ka 40 70 TAP Ne Exatron(Al) 24-122 2070 40 KO Ka 40 70 LiF ArExatron 34-132 1980 40 Naz0 Ka 40 70 SX-13 Ne Exatron(Al) 28-104 2095 40 TiO Ka 40 70 LiF Ar Exatron 10-104 1920 40 P205 Ka 40 70 Ge Ne Exatron(Be) 24-112 1980 40 MnO Ka 40 70 LiF Ar Multitron 20-102 1540 40 SO3 Ka 40 70 LiF Ne Exatron(Be) 20-135 1980 40 ■样品前处理 精确称取熔剂6.0000 克、岩棉样品 0.6000克，在瓷埚中混匀，转移至铂黄甘埚中，滴加5滴脱模剂，放入熔样炉中，按熔样程序熔融，取出冷却后按仪器设定的工作条件测定。 结果与讨论 3.1标准样品 岩棉的主要成分为 SiO2、Al203、Fez03、CaO、MgO等元素，为保证各元素足够宽的含量覆盖范围，本方法选用粘土、石灰石、白云石、铁矿等标准样品配制成与岩棉成分接近的合成标准样品，并配合部分粘土等标准样品制作工作曲线，标元素含量见表2。 表2 标样元素含量表(%) 编号 SiO， Al203 Fez0： CaO MgO Kz0 Naz0 TiO， P20s MnO SO GBW03101a 55.92 29.39 11.84 0.15 0.51 0.88 0.07 0.783 0.160 0.058 0.049 GBW03102a 58.86 34.35 0.39 1.97 0.09 1.26 2.80 0.033 0.060 0.022 0.019 GBW03103 70.22 13.99 5.27 3.40 1.94 2.63 1.91 0.695 0.112 0.093 0.028 GBW03126 70.72 24.95 2.05 0.18 0.09 0.40 0.36 0.741 0.212 0.004 0.650 GBW03127 75.10 23.70 0.24 0.07 0.04 0.03 0.05 0.192 0.117 0.004 0.180 合成标样-1 47.46 15.88 11.21 6.60 4.89 3.57 6.28 2.390 0.021 0.100 0.379 合成标样-2 39.28 15.15 5.87 23.70 8.10 1.84 4.23 1.070 0.065 0.082 0.160 3.2工作曲线 用选定的标准样品按本方法条件建立工作曲线，曲线线性良好。工作曲线标样元素含量范围较宽，共存元素之间的吸收增强效应比较明显，其中Fe、Ti、Mn 受到 Ca 的吸收影响明显。需要用 Ca 对Fe、Ti、Mn 进行共存元素校正，主要元素工作曲线见下图： 图1主要元素工作曲线 3.3共存元素校正 标准样品中主量元素含量梯度较大，基体差异导致共存元素间的吸收增强效应比较明显，通过软件设置共存元素校正实验，确认 CaO 对 TiO2、MnO、Fez0s的影响是明显存在的，而基体对铝硅等轻元素影响不明显。CaO 对 Ti0、MnO、Fez0s的校正系数见表3。 表3工作曲线系数对比 元素 曲线来源 正确度 最大偏差 校正系数 Fe203 校正前 0.1202 0.1798 - 校正后 0.0678 0.0830 0.002025 MnO 校正前 0.0068 0.0118 - 校正后 0.0030 0.0048 0.011672 TiO 校正前 0.0649 0.1327 校正后 0.0138 0.0221 0.009298 3.4样品分析 用做好的曲线测定岩棉及其原料玄武岩样品，分析结果见表4，所有元素含量范围均在曲线适用的含量范围之内，元素含量总和接近100%，表明分析结果可靠。 表4 样品分析结果(%) 元素 SiO， Al203 Fe0： CaO MgO KO Na，O TiO， P20s MnO SO 总和 岩棉 43.86 15.64 5.77 21.07 8.75 0.64 2.20 1.65 0.16 0.20 0.21 100.15 玄武岩 52.11 15.86 10.13 8.60 6.64 0.72 3.23 1.37 0.24 0.13 0.069 99.10 注：玄武岩有少量烧损。 结论 X射线荧光光谱法的熔融制样通过将样品与熔剂按一定比例高温熔融制备成玻璃片，使具有不同矿物结构、不同晶体形态的各种样品制备成统一的玻璃体，消除了基体结构对分析结果的影响，此方法可以用于土壤、岩石、矿物、耐火材料等多种氧化物样品的准确定量分析。熔融制样X射线荧光光谱法用于岩棉及其生产原料玄武岩等样品的化学成分分析，具有分析结果准确、快速等特点。岛津波长色散多道同时型X射线荧光光谱仪适合岩棉样品主量元素分析，其性能稳定，工作曲线线性良好，可以为工业生产提供准确、高效的检测结果。 岛津应用云 岩棉可用于核电站、发电厂、化工厂、大型窑炉等工业用途，也可用于建筑外墙的保温材料，岩棉制品以其优异的防火保温特性是国际上公认的“第五常规能源”中的主要节能材料。岩棉主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等，XRF法作为一种快速有效的检测方法，可用于其原料及产品成分分析。采用熔融制样的X荧光光谱分析方法，消除了矿物结构、颗粒度等基体效应，降低了共存元素之间的吸收增强效应，是准确度和重复性良好的分析方法。适合岩棉等多种耐火材料的分析。另外，采用熔融玻璃片法可以方便的配制相应标准样品，解决了无实物标准样品或标样少的问题。