粉末压片x射荧光光谱法测定金属硅中fe_al_ca--最终稿.doc

粉末压片 X 射线荧光光谱测定工业硅中铁铝钙普旭力 叶淑爱 王鸿辉 董清木摘 要：采用粉末压片法制样，用波长色散 X 射线荧光光谱法测定工业硅中铁、铝、钙，并对分析过程中样品制备、测量条件等各个环节进行了研究实验结果表明，该方法精密度高、准确性好，并具有快速、高效、样品制备简单等优点，可用于工业硅实际样品的测定关键词：X 射线荧光光谱；粉末压片；工业硅；铁；铝；钙1 前言工业硅是一种用途很广的铁合金产品，既可用作特钢的脱氧剂，也可用作铝合金的添加剂工业硅中铁、铝、钙的测定一般采用传统的湿法化学分析方法 [1-3] 或电感耦合等离子体原子发射光谱法 [4, 5]传统的湿法化学分析存在着操作复杂、分析时间长、只能进行单元素测定等缺点；而采用 ICP-AES 进行测定则需要复杂的样品前处理过程，而且在样品处理过程中加入大量的氢氟酸，空白值较高，常常会影响检测结果的准确性，对环境也具有较大污染本文采用粉末压片 X 射线荧光光谱法直接测定工业硅中铁、铝、钙，制样简单、快速、高效、对环境污染小，测试结果的精密度和准确度令人满意2 实验部分2.1 主要仪器与试剂ARL9900 XP 型 X 射线荧光光谱仪（瑞士 ARL 公司） ，铑靶 X 光管，功率3.6kW，各元素测量条件见表 1。

8000D-230 型混合球磨仪（美国 Spex 公司） ；炭化钨研磨罐工业硅 1 号—7 号标准物质（山东冶金设计研究院） 、BY 01505— BY 01507 标准物质（抚顺铝厂） H 3BO3（X 射线荧光光谱专用试剂，纯度大于99.9%） 表 1 分析元素测量条件Table 1 Analytical conditions of determined elements分析线 晶体/ 探测器 2θ 角(°) 准直器 电压 /电流 测量时间峰值 背景 (μm) (kV/mA) (s)AlKα PET/FPC 144.69 +3.22 0.25 40/70 20CaKα LiF200/FPC 113.09 +2.82 0.60 40/70 40FeKα LiF200/ FPC 57.52 +2.48 0.25 40/70 20SiKα PET/FPC 109.03 / 0.15 40/70 102.2 样片的制备准确称取 2.00 克粉末样品与 H3BO3 按 1:1 比例混合均匀后装于炭化钨研磨罐中，旋紧盖子后置于混合球磨仪上研磨 10 min将研磨后的样品放入压片机模具内，拨平，用硼酸垫底，在 30 t 的压力下，保压时间 20s，压制成片。

标准物质按同样方法制备成片2.3 测试按照表 1 条件，测试工业硅 1 号—7 号标准物质、BY 01505— BY 01507 标准物质，建立校准工作曲线按同样条件测试样品，仪器根据荧光强度自动计算各元素含量3 结果与讨论3.1 制样条件采用粉末压片法制样时，X 射线荧光强度与样品粒度大小有很大关系样品粒度越小，粒度效应和矿物效应对荧光强度的影响越小；实验结果表明，当样品和 H3BO3 混合研磨时间在 5min 到 15min 之间时，铁、铝、钙的 X 射线荧光强度均保持稳定，本文选择样品研磨时间为 10min压片机压力和保压时间也会影响样片的准确性和均匀性本文通过实验研究确定，在 30 t 的压力下，保压 20 s，可以制得表面光滑、均匀、稳定的样片3.2 标准曲线建立校准样品应与待测样品在粒度、化学组成和结构上相似，而且其中各元素应具有足够宽的含量范围和适当的含量梯度本文选择工业硅 1 号～工业硅 7号和 BY 01505～BY 01507 等共 10 个标准物质作为校准样品，该套校准样品的含量范围基本能覆盖大部分的日常检测样品同时，由于工业硅样品基体简单，矿物效应小，还可以通过研磨将粒度效应降至最低，因此采用经验系数法进行基体校正可获得较好的线性校准曲线。

各成分的测量范围及校准曲线的标准偏差见表 2表 2 成分的测量范围及校准曲线的标准偏差Table 2 Measure range of components and the standard deviation of calibration curve元素或化合物 含量范围（％） 校准曲线标准偏差（％）Al 0.072~0.795 0.02164Ca 0.023~0.790 0.01108Fe 0.20~1.21 0.015673.3 方法精密度、灵敏度和检出限取同一有证标准物质 BY01505 按上述制样方法压制 9 个样片，用 X 射线荧光光谱仪测定各组分含量，计算各元素含量的测试平均值、标准偏差和相对标准偏差，所得结果见表 3可见，该法检测 Fe、Al、Ca 的相对标准偏差均小于5%，可满足日常分析要求本法灵敏度（Q）用单位含量的计数率表示，单位为 kCPS/%；检出限由公式（1）给出，其结果一并列入表 31）bTIQLOD2＝式中，Q 为灵敏度，为背景标准偏差， 为背景强度， 为背景测量时间IbT表 3 方法精密度、灵敏度和检出限Table 3 Precision, sensitivity and detection limit of the method元素 参考值（%） 测量平均值 （ %） 标准偏差 （ %）相对标准偏差（%）灵敏度(kCPS/%)检出限（μg./g）Fe 0.38 0.376 0.012 3.2 21.71 10.2Al 0.48 0.468 0.016 3.4 4.25 15.4Ca 0.19 0.182 0.005 2.7 15.16 8.73.4 样品分析用该方法测试工业硅实际样品，与化学分析方法 [4]进行对比，见表 4。

结果表明，该方法检测结果与化学分析结果相吻合，可用于实际样品的分析表 4 实际样品分析比较Table 4 The analytical comparison of real samples样品编号 元素 XRF 法 化学法Fe 0.152 0.144样品 1Al 0.177 0.175Ca 0.011 0.009Fe 0.382 0.377Al 0.393 0.378样品 2Ca 0.038 0.041Fe 0.722 0.710Al 0.345 0.333样品 3Ca 0.138 0.1404 结论本文采用粉末压片 X 射线荧光光谱仪测定工业硅中铁、铝、钙含量，具有较高的精密度和较好的准确性，快速、高效、样品制备简单，实用价值高参考文献[1] GB/T 14849.1~3-1993 工业硅化学分析方法[2] SN/T 0550.1-1996 出口金属硅中铁、铝、钙的测定分光光度法[3] SN/T 0550.2-1996 出口金属硅中铁、铝、钙的测定容量法[4] SN/T 1650-2005 金属硅中铁、铝、钙、镁、锰、锌、铜、钛、铬、镍、钒含量的测定 电 感耦合等离子体原子发射光谱法[5] GB/T14849.4-2008 工业硅化学分析方法 第 4 部分:电感耦合等离子体原子发射光谱法测定元素含量。