粉末压片-X射线荧光光谱法测定锌焙砂主元素

本方法采用岛津MXF-N3Plus测定湿法炼锌过程样品锌焙砂，采用粉末压片制样方法，分析方法快速简单，测定结果精度良好。本方法采用准确定值的生产样品作为校准试样，不仅解决了锌焙砂分析没有标准样品的问题，还在一定程度上回避了矿物结构对分析结果的影响。采用经验性的合适的共存元素校正，提高了元素分析结果的正确度。本方法是一种快速简单的分析方法，适合锌冶炼工艺过程控制中的样品元素含量分析。SSL-CA23-077Excellence in Science Excellence in ScienceMXF-036 粉末压片-X射线荧光光谱法测定锌焙砂主元素 MXF-036 摘要：本文使用岛津 MXF -N3Plus 多道同时型Ⅹ射线荧光光谱仪分析锌冶炼过程中锌 焙 砂样品，采用粉末压 片法制样，以准确定值的生产样品建立校准曲线，曲线线 性 良好，相关系数r均在0.998以上。对方法精度进 行了考察，同 一 样品连续测定十次，方法重复性良好， RSD 小于 2%。此方法具有操作简单、分析速度快、精 度良好等特点，可用于锌冶炼过程样品中多元 素 含量的测定。 关键词：X射线荧光光谱仪 粉末压片 锌焙砂 技术特点： 心使用基体相近的生产校准 试 样建曲线，提高分析结果准确度。 锌焙砂 是 锌精矿焙烧后的产物，硫化锌精矿焙烧是 金属锌冶炼的第一道工序。硫化锌精矿焙烧过程是在高 温下借助空气中的氧进行的氧化焙烧过程，焙烧的目的 与要求取决于下一道冶金工艺。目前金属锌冶炼有火法 和湿法两种工艺，无论是火法炼锌还是湿法炼锌都需要 对硫化锌精矿进行焙烧，二者的主要区别在于产物 中 硫 含量不同。火法炼锌要求完全脱硫，湿 法炼锌则需要保 留3~4%含量的硫酸盐形态的硫元素。本方法是针对湿 法炼锌的锌焙砂进 行 的分析实验，用于火法炼锌的锌 焙 砂亦可参照使用。 冶炼工艺过程样品分析，通常要求快速、稳定。X射 线荧光光谱法是一类用于测定低、中 、高元素含量的分析 方法，此方法具有样品前处理相对简单、分析速度快、稳 定性好等特点。粉末压片制样X射线荧光光谱法尤为快速 实验部分 1.1仪器 MXF -N3Plus多道同时型X射线荧光光谱仪； 简单，是 一种非 常 适合生 产工 艺过程 控 制的分析方法。 X射线荧光光谱法是一种相对分析方法，需要 针 对 样品种类及样品 中 各元素含 量 范围建立相应的校准曲 线。尤其是采用粉末压片法时，用于建曲线的校准试样 与分析试样之间基体越接近，分析结果的可靠性越高。锌焙砂主要成分为 Cu、Pb、Zn、Si、Fe、S，微 量元 素 有 As、Co、Cd 等，根据各元素含量范围，我们选取 了不同生产 时 间段、元素含量有一定梯度的一系列生产 工 艺样品，采用可溯源的其他准确分析方法进行定值，以这些准确定值的样品为校准试样建立校准曲线。此方 法不仅解决了 锌 焙砂没有合适标样的问题，同 时 ，校准 试样 与 测定试样之 间 基体一致性更好，分析结果的可靠 性更高。本文对方法的正确度及精度进行了考察，其结 果能够满足生 产 工艺需求。 1.2分析条件 表1 元素 分 析条件 元素名称 分析线 晶体 电压/kV 电流/mA PHA-L PHA-H 测量时间/s Pb LB LiF 40 70 20 105 40 Zn Ka LiF 40 70 10 150 40 Cu Ka LiF 40 70 20 105 40 S Ka NaCl 40 70 15 110 40 As KB LiF 40 70 20 100 40 Fe Ka LiF 40 70 15 105 40 Si Ka PET 40 70 20 135 40 Ca Ka LiF 40 70 25 135 40 Mg Ka TAP 40 70 30 130 40 Mn Ka LiF 40 70 15 110 40 1.3样品前处理 称取50.0克样品于振动磨料 钵 中，加入3滴乙醇做助磨剂，按设定的研磨程序研磨。将塑料环置于擦净的 压片专用压头中央，取适量研磨好的样品放置于塑料环中，用样勺适当压平，尽量使样品充满塑料环，并适当 高 于 塑料环边缘。启动压样机，设定压样时间20s、压力300 kN。将放好试样 的 压头置于压样机活塞上，确认 压样机上臂关合到位，按启动键，压样机自动完成压样过程，取下压头及样片，编号备测。制备好的样片要保 持清洁，并尽早测试，测试前用洗耳球吹扫表面。样品制备流程见图1。 图1样品制备流程 ■结果与讨论 2.1校准试样 从生 产 样中挑选系列样品，尽量从生产的不同时间段进行挑选，这是因为随着生 产 工艺的调整与原材料的变 化，这些样品中元素含 量 会有一定梯度 ，更适合建立校准曲线。这些样品还可以反映生产工艺的波动，基体有 一定差异，更具有整体代表性。将 选取的系列 生 产样品，用其他准确分析法定值，这些样品即为校准曲线的校 准试样，定值数据见表2。 表2校准 试 样定值数 据 编号 Pb Zn Cu S As Fe SiO2 CaO MgO Mn XBS-1207 1.21 53.73 0.58 2.54 0.34 10.80 4.98 1.28 0.36 0.25 XBS-1208 1.25 54.31 0.56 2.33 0.35 10.62 4.66 1.30 0.5 0.22 XBS-1209 1.16 55.04 0.62 2.40 0.34 10.44 4.22 1.30 0.41 0.23 XBS-1214 1.19 55.32 0.78 2.38 0.30 10.03 4.78 1.40 0.39 0.24 XBS-1216 1.49 49.03 0.73 3.97 0.47 12.13 3.30 1.19 0.27 0.28 XBS-1219 1.33 55.56 0.79 2.13 0.39 9.19 5.76 1.49 0.27 042 0.25 XBS-1222 1.84 54.53 0.55 2.95 0.17 7.47 5.34 2.34 0.15 XBS-1225 1.82 54.55 0.56 3.18 0.16 7.48 5.30 2.29 0.92 0.16 XBS-1226 1.95 56.88 0.51 2.23 0.17 8.28 4.28 2.30 0.93 0.15 2.2校准曲线 在仪器上建立分析方法，按1.3的 制 样方法将2.1的系列校准试样制备成荧光分析用样 片 ，按1.2的分析条 件测定各元素荧光强度值，按仪器软件设置，采用最小二乘法计算各元素浓度和荧光强度之间的对应关系曲线，根据元素曲线具体情况采用必要的共存元素校正。此方法中Fe含量较高，且含量具有一定梯度，是 首 选的基体 校正元素。实验表明 Fe 对 Zn 和 SiO，的影响明显，其他元素受 Fe 的影响不明显，因此，此方法采用了 Fe 对 Zn 和 SiO， 做吸收增强校正，其他元 素 使用未经共存元 素 校正的一次曲线，元素标准曲线见图2。 图2元素标准曲线 2.3精度实验 任意选取一个样品，用建好的校准曲线，连续 测 定十次，各元素相对标准偏差均小于2%，此方法精度良好，测定结果见表3。 表3梯 测 定 精度表(%) 样品序号 Pb Zn Cu S As Fe SiO2 CaO MgO Mn 1 1.17 55.63 0.63 2.43 0.32 10.55 4.10 1.27 0.40 0.23 2 1.17 55.66 0.62 2.43 0.32 10.55 4.11 1.27 0.41 0.23 3 1.17 55.66 0.63 2.43 0.32 10.54 4.10 1.27 0.40 0.23 4 1.17 55.68 0.62 2.43 0.32 10.55 4.11 1.27 0.23 5 1.18 55.69 0.62 2.43 0.32 10.55 4.09 1.27 0.23 6 1.17 55.70 0.62 2.43 0.32 10.55 4.11 1.28 0.41 0.23 7 1.17 55.75 0.62 2.43 0.32 10.55 4.12 1.27 0.41 0.23 8 1.17 55.73 0.63 2.43 0.32 10.55 4.10 1.27 0.40 0.23 9 1.18 55.74 0.62 2.43 0.32 10.55 4.11 1.27 0.40 0.23 10 1.17 55.75 0.63 2.43 0.32 10.55 4.10 1.27 0.40 0.23 平均值 1.17 55.70 0.63 2.43 0.32 10.55 4.11 1.27 0.40 0.23 最大值 1.18 55.75 0.63 2.43 0.32 10.55 4.12 1.28 0.41 0.23 最小值 1.17 55.63 0.62 2.43 0.32 10.54 4.09 1.27 0.39 0.23 标准偏差 0.0016 0.0441 0.0004 0.0008 0.0015 0.0025 0.0064 0.0022 0.0064 0.0004 RSD)((%) 0.14 0.079 0.064 0.033 0.47 0.024 0.16 0.17 1.59 0.18 结 论 本方法采用岛津 MXF-N3Plus 测定湿法炼锌过程样品锌焙砂，采用粉末压片制样方法，分析方法快速简单，测定 结果精度良好。本方法采用准确定值的生产样品作为校准试样，不仅解决了锌焙砂分析没有标准样品的问 题 ，还在 一定程度 上 回避了矿物结构对分析结果的影响。采用经验性的合适的共存元素校正，提高了元素分析结果的正确度。本方法是一种快速简单的分析方法，适合锌冶炼工艺过程控制中的样品元 素 含量分析。 岛津应用云