X射线荧光光谱法测定铝质耐火材料中主次成分(共9页).doc

精选优质文档-----倾情为你奉上X射线荧光光谱法测定铝质耐火材料中主次成分摘 要：介绍了熔融制样X射线荧光光谱法测定铝质耐火材料中Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、P2O5、K2O等常见组分的分析方法采用国家标准物质和以标准物质为基体添加纯试剂合成标样制作校准曲线，研究讨论了熔剂体系及样品的稀释比例、样品的熔融制备、烧失量和基体增强吸收效应的校正通过对比实验证明：该方法快速、准确、简便、实用，所得分析结果满足了耐火材料及其制品常见组分分析的需要关键词：X射线荧光光谱；耐火材料；矿物质元素；熔融制样；烧失量冶炼行业中耐火材料及其制品是不可缺少的，其品质的质量控制离不开各组分的分析测定目前铝质耐火材料中各常见成份的定量分析通常采用化学分析方法[1]，操作程序烦杂，耗时费力，分析误差较大，而采用XRF法测定耐火材料中主次成分是最佳分析途径之一通过进行熔剂体系的选择、熔融制样、烧失量的校正、基体效应的校正、标样的选择与合成制备、试样的品种及含量范围等试验，确定了熔融制样XRF法分析铝质耐火材料各组分的可行性本方法采用熔剂大比例稀释、熔融处理样品，消除了样品的粒度、密度和成分的不均匀性等影响[2] ，大大降低了共存元素的干扰，分析范围宽，无需加入内标元素，适用于各种铝质耐火材料和组成与其相似的其它原材料的常规组分分析。

方法的精密度好，准确度高，分析速度快，操作简便，应用范围宽，分析成本低，无环境污染，可替代现行的化学分析手段1 实验部分 试剂Li2CO3（分析纯）；H3BO3（分析纯）；NH4I（分析纯）；氩-甲混合气体（CH4：10％）1.2 仪器及测量条件理学3070E-X射线光谱仪；Rh靶X射线管；管压：50KV；管流：50mA；真空光路；准直器：粗狭缝(Coarse)；气体流量：40ml/min,其他条件见表1洛阳特耐衬里有责任限公司RYL-02型快速熔样炉表1 仪器测量条件Table 1 Measuring condition of instrument分析元素 谱线 谱峰 分光晶体-探测器 测量时间（S） PHAelement Spectrum Peak 2θ/() Crystal-Detector Determination timeAl2O3 Al-Kα 144.68 PET-PC 20 80-400SiO2 Si-Kα 108.90 PET-PC 20 60-450Fe2O3 Fe-Kα 57.56 LiF200-SC 20 80-400TiO2 Ti-Kα 49.78 Ge-PC 20 90-450CaO Ca-Kα 61.90 Ge-PC 30 100-400MgO Mg-Kα 45.14 TAP-PC 40 70-400P2O5 P-Kα 141.00 Ge-PC 40 80-400K2O K-Kα 69.92 Ge-PC 30 100-3501.3 标准样品根据试样品种及含量范围选取国家级及行业级标准物质17种，其成分和含量见表2。

为了测量范围能涵盖棕刚玉和白刚玉等，又采用以标准物质为基体加入纯Al2O3试剂人工合成标准样品（因目前尚未见到刚玉类标准物质）表2 标准样品各成分的含量范围Table 2 Content range of standard samples 标准样品 含量范围 content range (%)Reference samples Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO P2O5 K2O MnO Loss 01 黏土 YSB13817-88 24.79 59.13 2.50 1.04 0.45 0.76 0.036 1.03 0.014 9.77 02 黏土砖 55# 33.00 59.48 1.56 1.33 0.47 0.84 / 2.60 0.010 / 03 黏土 YSB13816-88 37.12 44.02 2.12 1.28 0.29 0.32 0.023 0.050 0.0046 14.44 04 黏土 7102（重钢71） 41.58 48.79 1.92 0.36 0.30 0.13 / / / / 05 黏土砖BH138-1(重钢79) 43.56 52.53 1.93 0.96 0.25 0.23 / / / 0.078 06 古冶熟料YSB13805-88 44.31 50.88 1.77 1.37 0.17 0.51 0.14 0.195 0.031 0.18 07 明水宝石YSB13819-88 44.33 51.38 1.67 0.82 0.41 0.50 0.11 0.089 0.050 0.22 08 黏土砖 YSB13818-88 44.37 52.13 1.74 0.94 0.20 0.23 0.099 0.094 0.014 0.07 09 高炉砖 6756（鞍钢） 44.96 51.98 1.46 0.93 0.23 0.27 / / / / 10 铝土矿 YSB13834-88 52.00 17.05 15.31 1.20 0.21 0.38 0.26 0.23 0.19 12.92 11 焦宝石 YSBC18802-93 53.70 42.96 1.106 0.795 0.216 0.273 0.145 0.116 / / 12 矾土 YSB13822-88 66.50 27.33 1.65 3.10 0.31 0.22 0.17 0.26 0.007 0.21 13 矾土 GSBD52001-92 79.26 1.49 1.12 3.06 0.060 0.077 0.148 / / 14.38 14 矾土 YSBC13803-94 83.45 8.22 2.34 4.35 0.29 0.39 0.106 0.41 / / 15 矾土 YSB13821-88 87.16 6.19 1.45 4.00 0.089 0.28 0.21 0.15 / 0.14 16 高铝砖 GSBD44001-92 90.58 4.20 1.82 2.13 0.16 0.38 / 0.12 / / 17 矾土BH0140-1(重钢82) 91.54 2.39 1.80 3.58 0.11 0.12 / / / /1.4 样品的熔融处理准确称取硼酸（H3BO3）、碳酸锂(Li2CO3)、试样(Sample)、碘化铵(NH4I)若干克，于50ml铂-金或铂-铑合金坩埚中，搅拌均匀，放入1100℃15℃的快速高温炉内，熔融5min，取出摇动坩埚，把附着在锅壁上的小熔珠收入熔融物中并使其彻底混匀，然后再熔1.5min，将熔融物倒入铸模的铂-金坩锅中（或直接铸模定型），再熔1.5min取出整平、冷却、倒出，制成的表面光洁、透明的玻璃样片，贴上标签待测。

1.5 校准曲线的建立与样品的分析将标样按1.4制成光洁、透明的玻璃样片，按1.2进行测量，根据各组分的荧光强度和质量分数关系进行一次、二次或分段回归计算，各元素回归的标准工作曲线系数存入仪器待分析试样用将试样按1.4制样，按1.2测量，根据校准曲线和基体校正系数计算出测量结果2 结果与讨论2.1熔剂及稀释比的选择 XRF法的制样通常有熔融和压片两种方法，前者能消除基体的粒度效应，适当稀释还可降低或消除基体的增强与吸收效应，因此本方法选取熔融制备样品铝质耐火材料是较难熔矿物，为了制备高品质的玻璃样片，在此对熔剂的选择、试样和熔剂的稀释比例进行了条件试验2.1.1 熔剂的选择为使试样和熔剂在高温熔融时能较好地形成共融体玻璃样片，通常选用的熔剂有：Li2B4O7+LiBO2+LiF[3]体系和Li2B4O7+Li3BO3+LiF体系[4]等因Li2B4O7成本较高，我们选择H3BO3+Li2CO3熔剂体系[5]取代Li2B4O7熔剂体系熔样，收到了较好的效果2.1.2 样品、熔剂比例的选择H3BO3高温分解并与Li2CO3反应：2H3BO3＝ B2O3+3H2O 2B2O3+ Li2CO3＝ Li2B4O7+CO2↑ 高温化学反应产生的CO2 气体有利于试样的混匀。

通过理论计算：mH3BO3:mLi2CO3=5:3可形成Li2B4O7，但该比例的熔剂与试样混合后高温熔融时不能形成质量很好的玻璃体，有晶斑析出，玻璃体失透不均匀据资料报导：mH3BO3:mLi2CO3 =6:1可形成低熔点共熔混合物[6]，样品与熔剂的稀释比为1:10的制样重现性和均匀性要优于1:5的稀释比[7]经试验证明：H3BO3与Li2CO3质量比越大，形成的玻璃体的质量（均匀性和透明度等）越好综合考虑基体效应的降低及荧光强度的损失，熔剂与试样的最佳比例有：mH3BO3:mLi2CO3:m试样=7:3:1或mH3BO3:mLi2CO3:m试样=8:2:1等试样与试剂采用1:10的稀释比例基本可以消除或降低基体的增强吸收效应试样与熔剂的稀释比例实验结果见表3 表3 试样与熔剂不同稀释比例试验结果 Table 3 Effect of fused glass bead for flux and sample by different dilution ratio试样与熔剂稀释比Dilution ratio 。