生铁中Pb、As、Zn、Cu、Mn、V、Ti、S、P、Si检测方案(波散型XRF)

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SSL-CA19-292Excellence in Science Excellence in ScienceMXF-013 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD. -Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cn Tel：86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn X射线荧光光谱法分析生铁中多元素 MXF-013 摘要：生铁试样用砂轮、砂带机研磨后，用X射线荧光光谱法分析样品中的 Pb、As、Zn、Cu、Mn、V、Ti、S、P、Si 等元素。用此方法分析生铁标准样品，分析结果与标准值在允许误差范围内，能满足此类试样日常检测的需求。 关键词：X射线荧光光谱生铁 多元素 生铁是含碳量大于2%的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在 2.5%~4.0%，根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。生铁中除铁外，还含有C、Si、Mn、P、S、Ti等元素，同样，原料中伴生的 Pb、As、Zn、Cu、V等微量元素也会部分残留到生铁中。随着钢铁工业冶炼工艺的发展以及环保的要求，除了分析生铁中常见元素C、Si、Mn、P、S、、1Ti 之外，还要求对微量元素Pb、As、Zn、Cu、V等进行分析检测。传统的化学分析方 法已经无法满足快节奏生产的需求。波长色散X射线荧光光谱法可以准确分析生铁中常见元素，同时对微量元素的分析也可以部分满足生产工艺的要求，因此，现代化钢铁厂普遍采用波长色散X射线荧光光谱法进行生铁成分分析。本文介绍用日本岛津 MXF-N3 plus多道同时型X射线荧光光谱仪，对生铁中 Pb、As、Zn、Cu、Mn、V、Ti、S、P、Si等元素的分析方法，经实验验证，该方法简单快速、准确可靠、方便可行。 实验部分 1.1仪器 X射线荧光光谱仪：日本岛津MXF-N3 plus 多道同时型； 砂带磨样机：南京和澳MY-200 型，80目(180um) ZrOz 砂带。 1.2分析条件 仪器工作条件见表 1。 表1仪器工作条件 元素 分析谱线 电压/KV 电流/mA 分光晶体 探测器 PHD 20/° 测量时间/s Pb L3 40 70 LiF Ar Multitron 20-105 28.26 40 As KB 40 70 LiF Kr Multitron 20-100 30.45 40 Zn Ka 40 70 LiF Ar Multitron 25-100 41.80 40 Cu Ka 40 70 LiF Ar Multitron 25-100 45.03 40 Mn Ka 40 70 LiF Ar Multitron 20-105 62.37 40 V Ka 40 70 LiF Ar Exatron 15-110 76.94 40 Ti Ka 40 70 LiF Ar Exatron 15-115 86.19 40 S Ka 40 70 NaCI Ne Exatron(Be) 25-115 144.61 40 P Ka 40 70 Ge Ne Exatron(Be) 25-110 141.03 40 Si Ka 40 70 PET Ne Exatron(Be) 30-115 108.98 40 样品前处理 按磨样机操作规程研磨样品的分析面，制备好的样品请参照图1。 图1制备好的样品 结果与讨论 3.1标准样品 实验中使用的标准样品及化学值见表2： 表2标准样品及化学值(单位：%) Pb As Zn Cu Mn V Ti S P Si KY-3 0.21 0.076 0.034 0.065 0.43 KY-4 0.13 0.116 0.205 0.073 2.21 KY-5 0.18 0.166 0.043 0.067 1.81 KY-7 0.15 0.129 0.082 0.062 1.36 KY-9 0.12 0.023 0.092 0.066 0.28 KY-12 0.11 0.011 0.107 0.046 0.16 KY-13 0.10 0.045 0.066 0.061 0.36 KY-15 0.23 0.11 0.023 0.053 0.74 KY-16 0.21 0.128 0.034 0.063 1.09 ST01-12 0.001 0.01 0.01 0.001 0.001 0.0028 0.001 0.001 ST02-12 0.05 0.21 0.39 0.02 0.004 0.001 0.60 ST03-12 0.016 0.71 0.70 0.020 0.10 0.009 0.001 0.42 ST04-12 0.032 0.11 1.93 0.28 0.015 0.009 0.05 ST05-12 0.062 0.40 1.61 0.30 0.01 0.001 0.014 0.24 ST06-12 0.087 0.50 1.28 0.054 0.053 0.0014 0.048 0.33 ST07-12 0.19 0.96 0.11 0.21 0.027 0.035 0.27 ST08-12 0.29 0.50 0.16 0.16 0.023 0.028 0.17 ST09-12 0.14 0.30 0.21 0.0007 0.020 0.19 ST10-12 0.07 0.10 0.50 0.022 0.006 0.10 1-11-9b 0.014 0.20 0.13 0.11 0.005 0.026 3.31 2-11-9b 0.002 0.06 0.55 0.21 0.007 0.001 0.014 3.23 3-11-9b 0.015 0.01 0.46 0.33 0.026 0.035 2.31 4-11-9b 0.001 0.75 0.24 0.008 0.019 2.84 5-11-9b 0.007 0.029 0.25 0.18 0.020 0.040 2.42 MXF-013 6-11-9b 0.009 0.33 0.35 0.15 0.063 0.045 0.094 1.65 7-11-9b 0.006 0.044 0.12 0.29 0.051 0.10 0.025 0.075 1.96 8-11-9b 0.041 0.53 0.18 0.035 0.049 3.03 9-11-9b 0.027 0.94 0.34 0.012 0.004 2.68 10-11-9b 0.018 0.44 0.02 0.001 0.009 0.009 2.56 3.2试验方法 将研磨好的样品放入荧光仪试样盒内按仪器工作条件测定荧光强度。 3.3工作曲线 用选定标样按本方法条件建立工作曲线，曲线线性良好，主要元素工作曲线见下图： 3.4 精度结果 选用标样 ST04-12、7-11-9b、8-11-9b作为验证样，连续测试10次，统计标准偏差和相对标准偏差，见表3、表4、表5： 表3ST04-12精度试验结果(%) 序号 As Cu Mn Ti S P Si N=1 0.0296 0.1028 1.9485 0.2953 0.0133 0.0101 0.0524 N=2 0.0295 0.1029 1.9492 0.2938 0.0134 0.0098 0.0514 N=3 0.0306 0.1028 1.9487 0.2951 0.0134 0.0099 0.0523 N=4 0.0303 0.1038 1.9471 0.2953 0.0132 0.0101 0.0525 N=5 0.0300 0.1031 1.9493 0.2941 0.0132 0.0102 0.0513 N=6 0.0298 0.1038 1.9479 0.2949 0.0134 0.0100 0.0531 N=7 0.0308 0.1036 1.9472 0.2939 0.0136 0.0103 0.0533 N=8 0.0308 0.1038 1.9483 0.2946 0.0134 0.0102 0.0526 N=9 0.0294 0.1032 1.9472 0.2951 0.0134 0.0101 0.0525 N=10 0.0297 0.1034 1.9465 0.2950 0.0135 0.0101 0.0543 AVE 0.0301 0.1033 1.9480 0.2947 0.0134 0.0101 0.0526 SD 0.0005 0.0004 0.0010 0.0006 0.0001 0.0001 0.0009 RSD 1.7904 0.4024 0.0493 0.1955 0.9187 1.4640 1.6657 表4 7-11-9b精度试验结果(%) 序号 Pb Zn Cu Mn V Ti P Si N=1 0.0055 0.044 0.1111 0.2969 0.0524 0.1022 0.0234 0.0722 1.9419 N=2 0.0055 0.0443 0.1106 0.2972 0.0526 0.1030 0.0230 0.0724 1.9497 N=3 0.0052 0.0443 0.1113 0.2969 0.0526 0.1024 0.0233 0.0731 1.9385 N=4 0.0046 0.0443 0.1107 0.2966 0.0525 0.1030 0.0230 0.0724 1.9432 N=5 0.0052 0.0437 0.1111 0.2964 0.0524 0.1026 0.0231 0.0725 1.9474 N=6 0.0044 0.0443 0.1109 0.2959 0.0526 0.1024 0.0231 0.0719 1.9419 N=7 0.0055 0.0438 0.1113 0.2967 0.0525 0.1028 0.0233 0.0720 1.9389 N=8 0.0052 0.0443 0.1108 0.2967 0.0521 0.1035 0.0230 0.0721 1.9453 N=9 0.0055 0.0442 0.1105 0.2966 0.0523 0.1022 0.0231 0.0720 1.9448 N=10 0.0056 0.0442 0.1106 0.2959 0.0527 0.1025 0.0232 0.0718 1.9410 AVE 0.0052 0.0441 0.1109 0.2966 0.0525 0.1027 0.0232 0.0722 1.9433 SD 0.0004 0.0002 0.0003 0.0004 0.0002 0.0004 0.0001 0.0004 0.0036 RSD 7.8624 0.5144 0.2670 0.1411 0.3368 0.4035 0.6193 0.5269 0.1844 表558-11-9b精度试验结果((%) 序号 Pb Cu Mn S P Si N=1 0.0408 0.5127 0.1822 0.0321 0.0503 3.0535 N=2 0.0413 0.5123 0.1822 0.0319 0.0501 3.0542 N=3 0.0423 0.5129 0.1816 0.0317 0.0504 3.0483 N=4 0.0413 0.5127 0.1814 0.0319 0.0505 3.0506 N=5 0.0419 0.5140 0.1815 0.0319 0.0505 3.0468 N=6 0.0411 0.5132 0.1814 0.0317 0.0501 3.0574 N=7 0.0417 0.5130 0.1820 0.0319 0.0503 3.0527 N=8 0.0413 0.5133 0.1820 0.0321 0.0510 3.0534 N=9 0.0409 0.5136 0.1819 0.0319 0.0507 3.0492 N=10 0.0418 0.5130 0.1810 0.0319 0.0507 3.0467 AVE 0.0414 0.5131 0.1817 0.0319 0.0505 3.0513 SD 0.0005 0.0005 0.0004 0.0001 0.0003 0.0035 RSD 1.1444 0.0946 0.2198 0.4180 0.5621 0.1157 3.5准确度结果 选取标样ST04-12、7-11-9b、8-11-9b，测定2次取平均值，参照 GB/T223系列标准中的规定，验证准确度，部分统计结果见表6： 表6方法准确度试验结果(%) 数据来源 Pb As Zn Cu Mn V Ti S P Si 标准值 0.041 0.032 0.044 0.53 0.18 0.051 0.28 0.035 0.049 3.03 测定值 0.04105 0.02955 0.04415 0.5125 0.1822 0.0525 0.29455 0.032 0.0502 3.0538 误差 0.00005 0.00245 0.0015 0.0175 0.0022 0.0015 0.01455 0.003 0.0012 0.0238 重复性限 0.0039 0.0040 0.0146 0.0061 0.0040 0.0105 0.0040 0.0027 0.0436 再现性限 0.0058 0.0101 0.0305 0.0106 0.0087 0.0325 0.0055 0.0055 0.0484 允许差 0.005 0.0036 0.0069 0.0203 0.0068 0.0058 0.0224 0.0033 0.0036 0.0264 判定 OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 结论 使用岛津 MXF-N3 plus 多道同时型X射线荧光光谱仪，生铁品品经80目砂带研磨，工作曲线线性良好，方法精密度高，准确度好，可作为生铁样品分析的一种有效、可靠的检测手段。 岛津应用云 传统的化学分析方法难以满足快节奏生产的需求，波长色散X射线荧光光谱法能够准确分析生铁中常见元素，同时对微量元素的分析也可以部分满足生产工艺的要求。生铁样品经80目（180μm）砂带研磨，用X射线荧光光谱法分析样品中的Pb、As、Zn、Cu、Mn、V、Ti、S、P、Si等元素，工作曲线线性良好，方法精密度高，准确度好，可作为生铁样品分析的一种有效、可靠的检测手段。