高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣的x射線熒光分析方法

技術(shù)領(lǐng)域

1.本發(fā)明涉及爐渣分析檢測領(lǐng)域，具體涉及一種高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣的x射線熒光分析方法。

背景技術(shù)：

2.爐渣又稱溶渣，是火法冶金過程中生成的浮在金屬等液態(tài)物質(zhì)表面的熔體，其組成以二氧化硅，氧化鋁，氧化鈣，氧化鎂為主，還常含有硫化物并夾帶少量金屬。爐渣在保證冶煉操作順利進(jìn)行、冶煉產(chǎn)品質(zhì)量、金屬回收率等各方面起著決定性作用。對各種冶金爐冶煉產(chǎn)生的高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、平爐渣或電爐渣等爐渣的化學(xué)成分分析，既是冶煉生產(chǎn)工藝的要求，也是環(huán)境保護(hù)和冶金廢棄物綜合利用的要求。目前對爐渣測定的最常用方法為化學(xué)濕法，這些經(jīng)典的分析方法準(zhǔn)確度高，精密度好，然而由于各成分不能同時(shí)測定，需根據(jù)方法重復(fù)進(jìn)行濕法消解試樣，操作程序煩雜、分析周期長，分析誤差較大且難以控制，而且分析時(shí)使用大量的酸和堿，污染環(huán)境。還有報(bào)道采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定爐渣中10種化學(xué)成分，雖然能夠同時(shí)測定，但還是擺脫不了濕法消解試樣的繁雜過程。

3.x熒光分析爐渣通常采用高溫熔融法，高溫熔融法在一定程度上消除或減輕了礦物效應(yīng)和基體效應(yīng)帶來的影響，但是在制樣過程中，也存在諸多問題：制樣相對繁瑣耗時(shí)，不利于快速分析；分析成本高；硫在高溫時(shí)會(huì)揮發(fā)，常需要氧化劑，對試樣進(jìn)行低溫預(yù)氧化，將試樣中的硫氧化為高價(jià)態(tài)固定下來，防止高溫時(shí)硫揮發(fā)損耗；另外爐渣中部分未氧化單質(zhì)金屬在熔融制樣時(shí)會(huì)嚴(yán)重腐蝕鉑金坩堝，需要對試樣進(jìn)行低溫預(yù)氧化，繁瑣耗時(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的在于提供一種高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣的x射線熒光分析方法。建立了通過x射線熒光光譜壓片法同時(shí)測定高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣中的sio2、tfe、al2o3、cao、mgo、tio2、s、p2o5、tmn含量的快速分析方法，同時(shí)引入pet膜進(jìn)行壓片包裹，可減少粉塵污染,保護(hù)儀器。

5.為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

6.提供一種高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣的x射線熒光分析方法，包括以下步驟：

7.(1)待測樣品預(yù)處理：將干燥后待檢測試樣破碎、混勻、縮分，然后研磨2

?

3min，過170目(90um)篩，研磨時(shí)加入無水乙醇防止粘結(jié)；

8.(2)待測樣品壓制：將步驟(1)預(yù)處理后所得待檢測試樣干燥冷卻后，在自動(dòng)壓樣機(jī)上用硼酸鑲邊襯底壓成樣品，即得待測樣品壓片；

9.(3)pet膜包裹：將步驟(2)所得壓片的檢測面朝下放在pet薄膜上，在檢測面的背面將pet薄膜收緊并用標(biāo)簽紙粘貼固定，其中pet薄膜厚度為0.0125mm，透光率90％以上；

10.(4)x熒光檢測：按照步驟(1)～(3)制樣，以爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品與高純物質(zhì)按照不同的比例，配制成各檢測元素含量從低到高具有一定梯度爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品，通過x射線熒光光譜儀測定系列爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品各元素的熒光強(qiáng)度，通過對基體效應(yīng)和譜線重疊干擾校正，制作各

元素?zé)晒鈴?qiáng)度和含量的工作曲線；把待檢測爐渣待測樣品按步驟(1)～(3)制樣，通過已繪制的工作曲線測定爐渣待測樣品中各組分含量，其中所述爐渣為高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣；所述待測爐渣中各組分分別為sio2、tfe、al2o3、cao、mgo、tio2、s、p2o5、tmn；設(shè)置各元素在x射線熒光光譜儀中的最佳測定條件如表1所示：

11.表1.

[0012][0013]

采用oxsas軟件自帶的tl+方程同時(shí)進(jìn)行譜線重疊干擾校正和基體效應(yīng)校正，公式為：

[0014][0015]

其中，c

i

：經(jīng)校正后的待測元素的濃度；a0，a1，a2：基本曲線的系數(shù)。i

i

：測到的待測元素的強(qiáng)度；c

j

：基體干擾元素的濃度；c

k

：譜線干擾元素的濃度；α

1k

：譜線干擾系數(shù)，α

2j

：基體干擾系數(shù)。

[0016]

按上述方案，所述步驟(2)中，將步驟(1)預(yù)處理后所得待檢測試樣于105～110℃烘60min，置于干燥器中冷卻至室溫，稱取試樣2～3g，在自動(dòng)壓樣機(jī)上用硼酸鑲邊襯底，以2.5

?

3.0t壓力，保壓25

?

30s壓成樣品。

[0017]

按上述方案，所述步驟(3)中，事先將pet薄膜覆蓋在圓柱形套筒上固定，然后再將壓片的檢測面朝下放在pet薄膜上；其中所述圓柱形套筒的內(nèi)徑比所述壓片的直徑大0.1～0.3cm。

[0018]

在步驟(1)中，通過控制研磨時(shí)間為2～3min，使樣品170目篩通過率達(dá)到98％以上，樣品研磨的很細(xì)很均勻，使x射線熒光強(qiáng)度趨于穩(wěn)定,這樣才能消除和減少粒度和礦物效應(yīng)的影響。

[0019]

在步驟(4)中，x射線管電壓對分析元素的激發(fā)起著決定性的作用。當(dāng)測定多種元素時(shí)，可以增加x射線管電壓，對難激發(fā)分析物更為有效。而管電流過低會(huì)使測量計(jì)數(shù)誤差增大，過高會(huì)超出檢測器的線性范圍，高含量元素噪聲與檢測信號重合，造成測量誤差。通過提高管電壓，增加爐渣各元素特征輻射的激發(fā)效能，適當(dāng)降低管電流，解決了高含量元素鈣、硅的信號與噪聲難有效分離的難題。選擇各元素的ka線作為分析線，同時(shí)選擇與譜線對應(yīng)的2θ角，光管電壓50kv、電流50ma，使含量0.01％以上的元素得到盡可能的高計(jì)數(shù)，保證測量靈敏度，同時(shí)使10％以上的元素不因計(jì)數(shù)太高而漏計(jì)。此外，爐渣樣品共存元素復(fù)雜,

通過控制樣品粒度大幅度減少了基體效應(yīng),但各元素濃度范圍寬,元素間還是存在較強(qiáng)的吸收增強(qiáng)效應(yīng),如si對al的吸收,ca對ti和fe的強(qiáng)吸收。oxsas軟件中提供了同時(shí)進(jìn)行譜線重疊干擾校正和基體校正的tl+方程程序，使校正計(jì)算大大簡化,精度改善。經(jīng)過校正，有效的克服了爐渣復(fù)雜體系中各元素譜線干擾，使x射線熒光光譜壓片法測定爐渣各元素含量成為可能。

[0020]

本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

[0021]

1、本發(fā)明創(chuàng)新的通過調(diào)整儀器分析參數(shù)，控制樣品粒度以及對基體效應(yīng)和譜線重疊干擾的校正，實(shí)現(xiàn)了x射線熒光壓片法同時(shí)測定高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣中的sio2、tfe、al2o3、cao、mgo、tio2、s、p2o5、tmn含量，解決了x射線熒光熔片法制樣相對繁瑣耗時(shí)，不利于快速分析，分析成本高的技術(shù)問題。

[0022]

2、本發(fā)明創(chuàng)新的將pet膜引入到x射線熒光光譜壓片法中，來減少粉塵污染,達(dá)到了保護(hù)儀器的作用，不僅縮短了檢測時(shí)間，而且節(jié)約成本，并且把對儀器損壞的幾率降到了最低。該法準(zhǔn)確度高，與常規(guī)方法比操作簡便快捷、綠色環(huán)保，適合批量樣品分析。

具體實(shí)施方式

[0023]

為了更好地解釋本發(fā)明，以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明了本發(fā)明的主要內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于以下實(shí)施例。

[0024]

實(shí)施例1

[0025]

提供一種高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣的x射線熒光分析方法，包括以下步驟：

[0026]

(1)待測樣品預(yù)處理：將干燥后待檢測試樣倒入破碎機(jī)破碎，混勻，用四分法縮分至約30g左右；稱取縮分好的試樣20g，放入碳化鎢磨盤中，滴入3滴無水乙醇(防止?fàn)t渣粉末粘結(jié))，于振動(dòng)磨中磨2min，過170目(90um)篩。

[0027]

(2)待測樣品壓制：將步驟(1)預(yù)處理所得待檢測試樣進(jìn)行編號，于105～110℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥60min，對于標(biāo)準(zhǔn)樣品在同樣的條件下干燥60min，置于干燥器中冷卻至室溫備用。稱取試樣3g，將其沿限位筒內(nèi)筒鋪撒在盛樣杯底且表面完全均勻覆蓋，然后在其表面及整個(gè)樣杯內(nèi)放入硼酸粉末，移走限位筒，將壓樣機(jī)工作平臺(tái)上的硼酸粉末掃入活塞模具內(nèi)并抹平，蓋上壓蓋，拉緊壓樣機(jī)搖臂,啟動(dòng)活塞啟動(dòng)開關(guān),在3.0t壓力，保壓30s后自動(dòng)卸掉壓力，推開搖臂，再次啟動(dòng)活塞啟動(dòng)開關(guān)將壓片頂出。刮去壓片周邊硼酸毛邊，洗耳球吹除粉塵，要求壓片檢測面平整均勻，無裂痕和毛邊，其中所得壓片直徑為4cm。

[0028]

(3)pet膜包裹：選擇質(zhì)地和厚度均勻的pet薄膜，其中pet薄膜厚度為0.0125mm，透光率為90％，剪取8cm*8cm大小的一小塊pet薄膜,將其覆蓋在內(nèi)徑4.3cm，外徑4.5cm的圓柱形套筒上，把壓片的檢測面朝下放在pet薄膜上，在分析面的背面將pet薄膜收緊并用標(biāo)簽紙粘貼固定；分析面的pet薄膜和壓片之間必須緊密接觸，無皺褶，無鼓泡，無破損，否則，必須重新包裹。包裹完畢后在背后的標(biāo)簽紙上寫好樣品編號。

[0029]

(4)x熒光檢測：按表1所示的測量條件選取相應(yīng)分析元素及分析參數(shù)，利用x熒光光譜儀測定系列爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品或待檢測爐渣試樣中各元素分析譜線的強(qiáng)度。

[0030]

表1.利用x熒光光譜儀測定中分析組分的測量條件

[0031][0032]

工作曲線的繪制：以爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品與高純物質(zhì)按照不同的比例，配制成各檢測元素含量從低到高具有一定梯度爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品，并按照步驟(1)～(3)進(jìn)行制樣，同時(shí)按照步驟(4)進(jìn)行x熒光檢測。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品的已知含量和測量強(qiáng)度，繪制校準(zhǔn)曲線。以元素百分含量為橫坐標(biāo)，元素譜線強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，利用儀器一次回歸數(shù)學(xué)模型x

i

＝a0+a1i計(jì)算功能，進(jìn)行曲線回歸，自動(dòng)繪制工作曲線。式中：x

i

—推算基準(zhǔn)值；i—x射線強(qiáng)度；a0—工作曲線截距；a1—工作曲線斜率。

[0033]

采用在賽默飛最新的儀器oxsas軟件自帶的tl+方程同時(shí)進(jìn)行譜線重疊干擾校正和基體效應(yīng)校正，公式為：

[0034][0035]

其中，c

i

：經(jīng)校正后的待測元素的濃度；a0，a1，a2：基本曲線的系數(shù)。i

i

：測到的待測元素的強(qiáng)度；c

j

：基體干擾元素的濃度；c

k

：譜線干擾元素的濃度；α

1k

：譜線干擾系數(shù)，α

2j

：基體干擾系數(shù)。

[0036]

待測樣品的檢測：根據(jù)繪制的標(biāo)準(zhǔn)分析工作曲線對待測爐渣樣品中的sio2、tfe、al2o3、cao、mgo、tio2、s、p2o5、tmn含量進(jìn)行測定，按照上述步驟(1)～(3)制備相關(guān)樣品壓片，同時(shí)按照步驟(4)進(jìn)行x熒光檢測，然后調(diào)用工作曲線分析待測爐渣樣品中的sio2、tfe、al2o3、cao、mgo、tio2、s、p2o5、tmn含量。

[0037]

上述方法精密度和準(zhǔn)確度試驗(yàn)如下：

[0038]

精密度試驗(yàn)：用一個(gè)爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品，粉末壓片法制備10個(gè)壓片并進(jìn)行測量，檢查方法精密度，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見附表2；再選用其中一個(gè)壓片重復(fù)測量10次，檢驗(yàn)儀器分析方法的精密度，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見附表3。由附表2和附表3試驗(yàn)結(jié)果可見，本粉末壓片技術(shù)方法及分析數(shù)據(jù)重現(xiàn)性良好；同時(shí)由附表2可以看出該粉末壓片制樣方法重現(xiàn)性良好。

[0039]

表2.驗(yàn)證方法精密度試驗(yàn)

[0040][0041][0042]

表3.驗(yàn)證儀器精密度試驗(yàn)

[0043][0044]

準(zhǔn)確度試驗(yàn)：對高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品采用本法和理論值進(jìn)行

比較，實(shí)際樣品采用本法和yb/t 4177

?

2008方法比較，結(jié)果見表4。結(jié)果表明，標(biāo)樣測定值與標(biāo)準(zhǔn)值符合很好，本法測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)方法測定結(jié)果符合性很好。

[0045]

表4.驗(yàn)證方法準(zhǔn)確度試驗(yàn)數(shù)據(jù)(w/％)

[0046][0047]

以上實(shí)施例僅為最佳舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。技術(shù)特征：

1.一種高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣的x射線熒光分析方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)待測樣品預(yù)處理：將干燥后待檢測試樣破碎、混勻、縮分，然后研磨2

?

3min，過170目(90um)篩，研磨時(shí)加入無水乙醇防止粘結(jié)；(2)待測樣品壓制：將步驟(1)預(yù)處理后所得待檢測試樣干燥冷卻后，在自動(dòng)壓樣機(jī)上用硼酸鑲邊襯底壓成樣品，即得待測樣品壓片；(3)pet膜包裹：將步驟(2)所得壓片的檢測面朝下放在pet薄膜上，在檢測面的背面將pet薄膜收緊并用標(biāo)簽紙粘貼固定，其中pet薄膜厚度為0.0125mm，透光率90％以上；(4)x熒光檢測：按照步驟(1)～(3)制樣，以爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品與高純物質(zhì)按照不同的比例，配制成各檢測元素含量從低到高具有一定梯度爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品，通過x射線熒光光譜儀測定系列爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品各元素的熒光強(qiáng)度，通過對基體效應(yīng)和譜線重疊干擾校正，制作各元素?zé)晒鈴?qiáng)度和含量的工作曲線；把待檢測爐渣待測樣品按步驟(1)～(3)制樣，通過已繪制的工作曲線測定爐渣待測樣品中各組分含量，其中所述爐渣為高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣；所述待測爐渣中各組分分別為sio2、tfe、al2o3、cao、mgo、tio2、s、p2o5、tmn；設(shè)置各元素在x射線熒光光譜儀中的最佳測定條件如表1所示：表1.采用oxsas軟件自帶的tl+方程同時(shí)進(jìn)行譜線重疊干擾校正和基體效應(yīng)校正，公式為：其中，c

i

：經(jīng)校正后的待測元素的濃度；a0，a1，a2：基本曲線的系數(shù)。i

i

：測到的待測元素的強(qiáng)度；c

j

：基體干擾元素的濃度；c

k

：譜線干擾元素的濃度；α

1k

：譜線干擾系數(shù)，α

2j

：基體干擾系數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的x射線熒光分析方法，其特征在于，所述步驟(2)中，將步驟(1)預(yù)處理后所得待檢測試樣于105～110℃烘60min，置于干燥器中冷卻至室溫，稱取試樣2～3g，在自動(dòng)壓樣機(jī)上用硼酸鑲邊襯底，以2.5

?

3.0t壓力，保壓25

?

30s壓成樣品。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的x射線熒光分析方法，其特征在于，所述步驟(3)中，事先將pet

薄膜覆蓋在圓柱形套筒上固定，然后再將壓片的檢測面朝下放在pet薄膜上；其中所述圓柱形套筒的內(nèi)徑比所述壓片的直徑大0.1～0.3cm。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣的X射線熒光分析方法，該方法包括以下步驟：樣品磨制；樣品壓制；用PET膜緊密包裹壓片；設(shè)置各元素最佳測定條件；采用爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品與高純物質(zhì)按照不同的比例，配制成各檢測元素含量從低到高具有一定梯度爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品，對其擬合校準(zhǔn)曲線；最后通過已繪制的工作曲線測定爐渣待測樣品中各組分含量。本發(fā)明通過調(diào)整儀器分析參數(shù)，控制樣品粒度以及對基體效應(yīng)和譜線重疊干擾的校正，實(shí)現(xiàn)了X射線熒光壓片法同時(shí)測定高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣中的各組分含量，同時(shí)通過PET膜包裹壓片樣品，以減少粉塵污染，保護(hù)儀器；該法準(zhǔn)確度高，與常規(guī)方法比操作簡便快捷、綠色環(huán)保，適合批量樣品分析。適合批量樣品分析。

技術(shù)研發(fā)人員：張蕾 吳龍水 陳寧娜 許超

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中冶武漢冶金建筑研究院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.07.09

技術(shù)公布日：2021/10/18