铝土矿中成分含量检测检测方案

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苏州英飞思科学仪器有限公司Efficiency Scientific Instrument Co.，Ltd 进EDX9000B 矿产检测专家 EDX-9000B XXRRFF： Spectrometer 能量色散 X荧光光谱仪矿产检测专家 Simply the Best >美国AmpTek -SDD探测器，高分辨率高计数率； >真空测试环境提供最优轻元素检测效果； >无损元素分析涵盖11Na to 92U； >适应各种复杂矿物样品测试，固体，液体，合金，粉末和泥浆； >多组合滤光片系统，有效提高微量元素检出限； >坚固的设计适用于于各种复杂而严苛的现场工作环境； 作为一款高性能的台式式量色散X射射荧光(EDXRF)元素分析仪，新款EDX9000B配置了最先进的基于Windows基本参数算法的FP(Fundamental parameter)软件，同时配备了最优的高性能硬件，来满足客户对于复杂矿石样品的元素分析需求。无论客户的样品是是固体合金，粉末，液体或者浆液，，EDX9000B都可以轻松实现从钠(Na)到铀(U)元素的无损定性和定量分析。 更快的分析速度，更精确的测试结果，更稳定的仪器性能， 使得EDX9000B成为了客户进行元素分析的最佳工具之一。 ESI英飞思EDX9000B光谱仪主要应用于在采矿过程的所有阶段进行材料元素成分分析。 从勘探样品到矿物精矿，从选矿到尾矿，EDX9000B都在苛刻的采矿环境中均具有出色的灵活性，分析性能和稳定性。 EDX9000B专注于对地质材料的主量，，微量和痕量元素进行定性和定量分析，其中包括：·铁矿··铜矿·铝土矿·贵金属矿产·稀土矿·原料·磷酸盐·煤炭·铅锌矿·锰矿·镍矿·石灰石·粘土·石膏·玻璃·土壤·水泥·耐火材料及其他等； EDX9000B操作简单，分析性能出色 同时还可拓展到以下应用： > 塑胶及有机物：塑料材料PE，PVC，添加剂等元素分析； > 石油化工：燃料，润滑油监测，添加剂，磨损金属等中的的元素分析； > 环境：废水，空气污染，土壤和地面，排放控制等； > 涂层厚度和薄膜：：分析多层涂层，钢涂层，杂质等； > 刑侦及公安：：证据分析，材料匹配，爆炸物等； > 食品，化妆品和药品：添加剂控制，原材料，有害金属，，包装材料等； 产品特点 作为一款专业为矿产元素分析而设计和生产的光谱仪， EDX-9000B兼顾了耐用性，易于操作和高性价比。 其显著优势主要有： 无需或者很少的样品制备，全程无损分析，-一到三分钟即可出结果； 强大的基于Windows的FP(基本参数算法)：软件降低了基体效应的影响： 50kV光管管和电制冷的SDD硅漂移检测器不仅具有出色的短期重复性和长期重现性，而且具有出色的元素峰分辨率； 能同时进行元素和氧化物成分分析： 多重仪器硬件保护系统，并可通过软件进行全程实时监控，让仪器工作更稳定、更安全； 特别设计的光路光真空系统大大提高了轻元素(Na，Mg， Al， Si， P)的测试灵敏度和准确性，同时在测试Cd，Pb，Cr，HgBr，CI等其他元素的灵敏度和稳定性都有了明显的提高； 友好的用户界面，可定制的分析报告，可一键打印测试报告，包括分析结果，样品信息，光谱信息和样品图像； 八种光路准直系统，，根据不同样品大小自动切换，亦可测试样品不同位置再求平均值，降低样品不均匀性造成的误差； 高清内置摄像头，清晰地显示仪器所检测的样品部位； 测试次数/元素 Fe(%) SiO2(%) TiO2(%) MnO(%) Zn(%) S(%) P(%) Pb(%) K20(%) 1_1 65.4014 6.6936 0.1123 0.0489 0.0090 0.8309 0.0118 0.0076 0.0684 1_2 65.4336 6.6575 0.1038 0.0465 0.0095 0.9092 0.0121 0.0075 0.0667 13 65.3603 6.7127 0.1132 0.0495 0.0093 0.8903 0.0119 0.0071 0.0677 1_4 65.3935 6.7233 0.1278 0.0483 0.0097 0.8303 0.0117 0.0068 0.0684 15 65.3812 6.7145 0.1058 0.0493 0.0097 0.8303 0.0117 0.0066 0.0684 1_6 65.3905 6.7421 0.1021 0.0503 0.0097 0.8303 0.0117 0.0065 0.0684 1_7 65.3603 6.7041 0.1075 0.0495 0.0093 0.8903 0.0119 0.0071 0.0677 18 65.4161 6.7280 0.1086 0.0461 0.0093 0.8938 0.0115 0.0074 0.0668 19 65.4320 6.7036 0.1182 0.0512 0.0096 0.9005 0.0120 0.0079 0.0669 1_10 65.4546 6.7707 0.1072 0.0502 0.0097 0.8868 0.0121 0.0067 0.0677 平均值Average 65.4024 6.7150 0.1107 0.0490 0.0095 0.8693 0.0118 0.0071 0.0677 标准偏差SD 0.0316 0.0300 0.0077 0.0016 0.0002 0.0340 0.0002 0.0005 0.0007 相对标准偏差RSD 0.0483% 0.4466% 6.9348% 3.3412% 2.5743% 3.9090% 1.6512% 6.6142% 1.0337% 测试次数/元素 Na20(%) MgO(%) AI203(%) As(%) Cr(%) Ni(%) Cu(%) Sn(%) CaO(%) 11 0.0203 0.7523 0.5222 0.0065 0.1636 0.0760 0.0476 0.0131 0.6359 1_2 0.0232 0.8134 0.5230 0.0061 0.1584 0.0787 0.0488 0.0114 0.6336 1_3 0.0213 0.8059 0.5407 0.0071 0.1667 0.0796 0.0494 0.0144 0.6345 1_4 0.0216 0.7635 0.5234 0.0072 0.1640 0.0761 0.0485 0.0131 0.6267 15 0.0223 0.7815 0.5334 0.0072 0.1640 0.0751 0.0485 0.0131 0.6267 1_6 0.0222 0.7311 0.5512 0.0072 0.1640 0.0741 0.0485 0.0131 0.6267 1_7 0.0212 0.7559 0.5407 0.0071 0.1667 0.0756 0.0494 0.0144 0.6345 18 0.0249 0.7737 0.5233 0.0068 0.1576 0.0760 0.0471 0.0131 0.6324 19 0.0204 0.7712 0.5123 0.0064 0.1659 0.0750 0.0475 0.0140 0.6241 1_10 0.0236 0.8017 0.5435 0.0071 0.1663 0.0730 0.0489 0.0130 0.6414 平均值Average 0.0221 0.7750 0.5314 0.0069 0.1637 0.0759 0.0484 0.0133 0.6317 标准偏差SD 0.0015 0.0261 0.0123 0.0004 0.0033 0.0020 0.0008 0.0009 0.0054 相对标准偏差 RSD 6.6056% 3.3702% 2.3177% 5.8244% 1.9863% 2.5892% 1.6256% 6.5508% 0.8578% 仪器参数 仪器外观尺寸 560mm*380mm*410mm 超大样品腔 460mm*310mm*95mm 半封闭样品腔(抽真空时) 中150mm×高75mm 仪器重量 45Kg 元素分析范围 Na11-U92钠到铀 可分析含量范围 1ppm- 99.99% 探测器 AmpTek 高分辨率电制冷SDD硅漂移检测器 多道分析器 4096道DPP analyzer 分析器 X光管 50W高功率铍窗光管 高压发生装置 电压最大输出50kV，自带电压过载保护 电压 220ACV 50/60HZ 环境温度 -10°C到35° 仪器标准配置 仪器可选配置 纯Ag初始化示样 磨样机 真空泵 压片机 矿石专用样品杯 烘干机 USB数据线 熔片机 电源线 电子秤 测试薄膜 矿石标准样 仪器出厂和标定报告 交流净化稳压电源 保修卡 150 目筛子 苏州英飞思科学仪器有限公司Efficiency Scientific Instrument Co.，Ltd ES 地址：江苏省苏州工业园区唯新路69号一能科技园2幢407电话：0512-68635865 全球官网：www.esi-xrf.com中文官网：www.esi-xrf.cn邮箱： sales@esi-xrf.com 电话：球官网：www.esi-xrf.com中文官网：www.esi-xrf.cn X射线能量色散荧光光谱仪EDX9000B应用于铝土矿成分分析铝土矿是指工业上能利用的,以三水铝石、一水 软铝石和一水硬铝石为主要矿物组成的矿石的统 称.铝土矿是生产金属铝的主要原料,也占有最主 要的应用领域,其用量占世界铝土矿总产量的９０％ 以上,其还可用作耐火材料、研磨材料、化学制品及 高铝水 泥 的 原 料[１].铝 土 矿 还 伴 生 有 Ga、V、Li、 Nb、Ta、Ti、Sc和稀土等多种有用元素,其中 Ga、V、 Sc等都具有回收价值[２Ｇ３].铝土矿中主次量元素及 微量元素的准确测定,可为铝土矿的地质找矿、矿石 质量评价、生产工艺的确定、资源综合利用以及成矿 地质过程研究等提供技术支持[４Ｇ６]. 铝土矿矿石组成复杂,具有较强的化学稳定性, 是比较 难 处 理 的 样 品.根 据 工 作 需 要,通 常 测 定 Al２O３、SiO２、TFe２O３、TiO２、CaO、MgO、K２O、 Na２O、P２O５、MnO、LOI、S、C、H２O＋ 等 主 次 量成 分,Ga、V、Li、Cr、Co、Ni、Rb、Nb、Ta、Sc和稀土等 微量元素在很多情况下也需要测定X射线荧光光谱法具有可多元素同时分析、分析速度快、精度高、制样简单,成本低、适于大批量样 品测 定 等 优 点,已 被 有 色 金 属 行 业标 准 YS/T ５７５２３—２００９作为测定铝土矿中多种元素的标准方法.XRF 主要有粉末压片法和熔融片法两种制样方法.粉末压片法快速简便,但由于粒度效应和矿物效应,存在约５％的测定误差,无法满足铝土矿主 量元素测定的质量控制要求。采用湿法超细粉碎技术,将样品粉碎至微米级,基本消除了粒度效应,采用归一化技术进行数据处理,实现 了铝土矿中10种主次量元素的准确测定.该方法 克服了常规粉末压片法的缺点,不使用任何化学试 剂,减少了对环境的污染. 熔融片法能够消除粒度效应和矿物效应,降低 基体效应,测定精度和准确度更高,熔融片法制样还允许通过多个标准物质混合复配、在标准物质中加入纯氧化物等方法来扩展校准曲线的范围,在XRF分析中应用广泛。采用熔融片法制样XRF测定 铝土矿,有两个问题得到了较多关注,即铝土矿的烧失量问题和校准样品的准备.铝土矿为含水矿物, 一水型铝土矿 Al２O３ＧH２O 与三水型铝土矿 Al２O３Ｇ ３H２O 烧失量差异较大,对主量元素的 XRF测定会造成影响.消除方法是保证制备校准曲线的标准物质与待测样品烧失量基本相同,或者将标准物质和 待测样品灼烧后再进行制备熔融片。对于高铁高硫铝土矿,为了保护铂Ｇ金坩埚,可加入氧化剂或者灼烧后再熔片.X 射线荧光光谱法定量需要 有一定含量范围和适当梯度的校准物质系列,现有铝土矿标准物质数量不足,可以通过现有标准物质 间的复配、使用化学法定值的内控样等方法解决. 针 对高 铁、高 钛、高 硫 及 中 低 品 位 的 铝 土 矿 样 品,可 以 在 标 准 物 质 中 加 入 铁矿 石、光 谱 纯 Fe２O３ 和 TiO２ 试剂来拓展校准曲线的范围,也可以用纯氧化物配制标准系列. 相较于ICPＧAES和ICP-MS,XRF避免了铝土 矿样品的湿法分解.使用熔融片法制样测定主次量元素,准确度能媲美化学分析法,但由于熔剂的稀释 作用使灵敏度降低,因此较少用于微量元素的测定. 粉末压片法制样快速简便、绿色环保,能更大程度上发挥 XRF的优势.但由于粒度效应、矿物效应的限制以及标准物质的缺乏,近年来应用于铝土矿测定 的报道很少.样品粒度在２００目(74μm)以下时,粒 度效应、矿物效应主要对轻元素有影响,对重元素的测定影响不大,因此,可以用于铝 土 矿 中 Ga、Rb、Sr、Zr、Nb等微量元素的测定。1.1 仪器EDX 9000B EDXRF 光谱仪 荧光光谱仪。 ZMH 1 型振动磨： HN101-3A型鼓风干燥箱；电子天平（万分之一），赛多利斯制造； GGB-2高频熔断机；混合焊剂（65%四硼酸锂+25%偏硼酸锂+10%氟化锂）1.2样品准备 磨料研磨粉碎：首先将块状或粒状的耐火材料放入105℃的鼓风干燥炉中2h，去除表面吸附的水分。然后，将耐火材料用WC振动板研磨60 s，并通过200目样品筛过筛。将过筛后的粉末样品放入样品袋中，用于熔断器中。助焊剂和样品预氧化处理：将无水四硼酸盐混合助焊剂在105℃鼓风干燥炉中干燥7-8小时，以去除表面吸附的水分。铝土矿粉末样品在马弗炉中在 800 °C 下氧化 6 小时。干燥或氧化后立即将助焊剂或铝土矿样品置于干燥器中并冷却至室温。箔步骤：用电子天平称取7.00g混合助熔剂和1.4000g铝土矿粉样品，放入铂坩埚中，准确称量至0.1mg；称取1.0~1.1g氧化剂硝酸铵，放入铂坩埚中。铝土矿样品和焊剂用铂线棒混合，然后滴入 2 滴 0.4 g/ml NH4Br 溶液。按照设定的程序，将铂坩埚放入高频熔炉中，930℃氧化120s，加热至1200℃150s，冷却120s，形成玻璃片。在程序结束时，从铂坩埚中取出铝土矿保险丝，将其放入塑料袋中，贴上标签，然后存放在干燥器中。1.3 测试参数表1 铝土矿成分测定条件条件 电压 电流 滤波准直器（Φ） 真空时间1 7.0 KV 600 μA 空 8 mm < 100 Pa 100 s2 40.0 KV 300 μA 1mmMo 2mmAl 5 mm 1 atm 100 s本实验使用EDX 9000B型荧光光谱仪，W靶光管，功率50W。为了获得最好的测试结果，使用了两种测试条件。第一个条件是7.0KV和600μA，主要测试Ca和Ca之前的轻元素。第二个条件测试40.0KV，300μA，主要测试Ti及其后续元素，使用Mo/AL。滤片主要是降低峰本底，提高组成元素的净强度。1.4校准选用高铝系耐火标准品JRRM301-310，用X射线荧光光谱仪测试各标准品的强度，并利用XRF软件中的经验系数法建立各元素强度与含量关系的工作曲线。高铝耐火材料。 .标准样品中各组成元素的含量范围见表2。表2 标准样品中各组分的浓度范围元件 WB/10-2 元件 WB/10-2氧化镁 0.05-0.97 氧化钙 0.03-1.03Al2O3 46.8-94.7 TiO2 0.16-4.34SiO2 0.41-43.9 MnO 0.01-0.2K2O 0.1-3.11 Fe2O3 0.02-4.492 结果与结论2.1 精度  本文选取铝土矿样品。将试样与混合焊剂按1:5的比例称取，按上述熔融方法将薄膜熔融，然后按表1的分析条件进行测定，计算各组分元素的含量。二次熔断法的精度。测试结果如表3所示。 NameMgOAl2O3SiO2K2OCaOTiO2MnOFe2O3Sample-10.438 84.577 8.754 0.196 0.502 3.753 0.049 1.966 Sample-20.442 84.853 8.880 0.197 0.522 3.799 0.052 1.962 Sample-30.424 84.508 8.810 0.197 0.509 3.852 0.051 1.983 Sample-40.427 84.537 8.636 0.196 0.513 3.777 0.051 1.963 Sample-50.424 84.501 8.709 0.197 0.503 3.791 0.050 1.973 Sample-60.415 84.496 8.737 0.200 0.513 3.861 0.051 2.013 Sample-70.450 84.818 8.917 0.197 0.511 3.854 0.051 1.966 Sample-80.423 84.577 8.689 0.201 0.501 3.838 0.050 1.971 Sample-90.447 84.381 8.740 0.199 0.495 3.853 0.050 1.971 Sample-100.453 84.753 8.893 0.201 0.517 3.793 0.052 1.981 Average0.434 84.600 8.776 0.198 0.509 3.817 0.051 1.975 Standard Deviation0.013 0.155 0.094 0.002 0.008 0.039 0.001 0.015 RSD3.10%0.18%1.08%0.97%1.63%1.02%1.91%0.76%从表3中铝土矿耐火材料的片材重复性数据可以看出，铝土矿耐火材料样品的重复性良好，计数率（RSD）的标准偏差为3.10%。 实验表明，该方法具有良好的精密度，完全可以满足客户的检测需求。2.2 检测限度按检出限计算：3倍空白标准偏差11倍除以仪器灵敏度。 本次试验以含硼酸锂的玻璃鳞片为空白基质，用灵敏度和高铝耐火标准品测定高铝耐火组分的灵敏度。 材料成分的检出限见表4。表 4 检测限分析结果  Element LD /(μg.g-1)Element LD /(μg.g-1)MgO524CaO120Al2O3449TiO2 647SiO2468MnO147K2O143Fe2O3182准确度结果对比如下ElementJRRM301JRRM303JRRM305Certified Test ResultCertified Test ResultCertified Test ResultCertified Test ResultCertified MgO0.690.62-0.070.8550.831-0.0240.3040.3140.01Al2O346.846.56-0.2459.2559.420.1768.6968.51-0.18SiO243.9143.84-0.0736.1636.290.1320.0319.890.14K2O2.0071.967-0.040.2070.2170.013.1163.065-0.051CaO0.7970.756-0.0411.0391.0730.0340.6550.606-0.049TiO21.0311.0720.0410.1640.159-0.0053.33.21-0.09MnO0.0180.016-0.0020.0080.005-0.0030.010.0170.007Fe2O33.5293.5420.0131.4761.5360.062.8162.789-0.027为验证该方法的准确性和适用范围，用高铝耐火材料JRRM302、JRRM304、JRRM306、JRRM307、JRRM308、JRMM309和JRRM310建立了强度和含量的工作曲线，然后测量了其他标准的成分含量。由表5可知，JRRM301、JRRM303、JRRM305耐火材料的测定值与标准的标准值基本吻合，表明该方法适用于铝土矿样品的测定。3 结论   在本应用简报中，铝土矿的成分是通过熔体能量色散 X 射线荧光光谱仪分析的。对高铝耐火材料国家标准的分析表明，该方法具有较高的准确度。本文采用四硼酸锂混合助熔剂熔化样品，减少了样品中的矿物效应，消除了颗粒效应。通过对10片熔融玻璃的测试表明该方法具有较高的精密度。 EDX9000B 被证明是铝土矿分析的优化解决方案。Application of XRF Spectrometry with fusion Technique in Determination of Components of BauxiteEDX-9000BAbstract    In this application note, the composition of bauxite (MgO, Al2O3, SiO2, K2O, CaO, TiO2, MnO and Fe2O3) was determined by X-ray energy dispersive spectroscopy EDX9000B. The algorithm uses the empirical coefficient method to analyze the composition of 10 re-melted bauxite samples with a relative standard deviation (RSD) of less than 3.1%. After verifying the bauxite standard samples JRRM301, JRRM303, and JRRM305, the analysis results are consistent with the standard values, indicating that the method has high accuracy.Introduction    Bauxite is the main raw material for the manufacture of refractory materials, abrasive materials, chemicals, high alumina cement and aluminum smelting industry, and plays an important role in national production. The bauxite composition is complex, and secondary impurity components (iron oxide, titanium dioxide, potassium oxide, calcium oxide, and sodium oxide) affect its industrial application. At present, the determination of impurity elements in bauxite is often carried out by spectrophotometry [1] and atomic absorption spectrometry [2]. The determination of trace elements is carried out by traditional chemical analysis methods. The sample processing process is complicated. The analysis period is long, and the analysis results are greatly affected by the analysts and various reagent factors. X-ray fluorescence spectrometry is a fast, simple, and reliable test technique for the simultaneous determination of multiple elements. It is ideal for ore analysis [3-5].    In this application note, the sample is prepared by fusing method and then analyzed by energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry. This method reduces the mineral effect and eliminates the particle size effect, and improves the accuracy of the test method.