高炉渣中主次组分检测方案(波散型XRF)

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SSL-CA19-293Excellence in Science Excellence in ScienceMXF-014 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 粉末压片-X射线荧光光谱法测定高炉渣中主次组分 MXF-014 摘要：本文将自制的高炉渣控制样品用粉末压片法制样，使用岛津MXF-N3 Plus 多道同时X射线荧光光谱仪测量元素荧光X射线强度，建立 TFe、SiO2、Alz03、CaO、MgO、MnO、TiOz、S等主次组分的校准曲线，实现对高炉渣中主次组分的X射线荧光光谱分析。用此方法分析高炉渣样品，分析结果与化学值在允许许差范围内，能满足此类样品炉前快速分析的需要。 关键词：粉末压片法X射线荧光光谱法高炉渣 主次组分 高炉渣是在高炉炼铁过程中，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分、助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。高炉渣的性质决定冶炼过程的成效和经济效益，炉渣的碱度是指导高炉生产的指标之一，高炉渣的化学成分是指导高炉生产操作的重要依据，对冶金过程中减缓炉体的浸蚀、提高冶炼炉和高温热工设备的使用寿命、降低耐火材料的消耗和研制高强度耐火材料以及发展炉渣的综合利用有重要意义。因此需要对炉渣进行快速、准确的成分分析。 参考《GBT 21114-2007耐火材料X射线荧光光谱化学分析-熔铸玻璃片法》的规定，使用玻璃熔片-X射线荧光光谱法分析高炉渣，有操作繁琐，分析时间长等缺点，难以应对实验室炉前快速分析的要求。 本文使用岛津MXF-N3 Plus型X射线荧光光谱仪，粉末压片法制备样品，同时参考国标中的分析条件，建立了高炉渣中主次组分的测定方法。经实验验证，使用本方法分析相同工艺的高炉渣样品，简单快速、准确可靠、方便可行。 实验部分 1.1仪器和设备 X射线荧光光谱仪：岛津MXF-N3 Plus型，配备高炉渣分析需要的Fe、Mn、Ti、Ca、S、Si、Al、Mg等固定通道； 压片机： ZHY-601A型，北京众合创业科技发展有限责任公司； 干燥箱：101-1型电热鼓风干燥箱，北京科伟永兴仪器有限公司； 塑料环：40mm。 1.2分析条件 各组分的分析条件见表1： 表11各组分的分析条件 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 TFe Ka 40 70 LiF Ar Multitron 10-110 57.54 40 Si02 Ka 40 70 PET Ne Exatron(Be) 20-130 108.98 40 Al203 Ka 40 70 PET Ne Exatron(Be) 15-120 144.57 40 CaO Ka 40 70 LiF Ne Multitron 20-110 113.17 40 MgO Ka 40 70 TAP Ne Exatron(Al) 25-125 45.19 40 MnO Ka 40 70 LiF Ar Multitron 15-110 62.97 40 TiO， Ka 40 70 LiF Ar Exatron 15-110 86.19 40 S Ka 40 70 NaCI Ne Exatron(Be) 25-115 144.61 40 样品前处理 样品研磨过200目(74um)筛，在105±5℃烘干2小时，放至干燥器中冷却至室温。按照粉末压片机操作规程，30T压力，保持15s后取出压制成型的塑料环压片，保存在干燥器中。 1结结果与讨论 3.1标准样品与试剂 使用生产样品化学分析定值，自制多块控制样品，各自制标样的含量如表2。 表2标准样品的化学值(单位：%) 编号 Fe SiO， Al0s CaO Mgo MnO TiO， S 1 0.50 33.57 15.30 38.62 7.69 0.18 0.71 0.855 2 0.50 32.02 15.93 37.30 8.91 0.21 0.85 0.893 3 1.93 34.29 14.81 40.12 5.98 0.21 0.79 0.843 4 0.81 27.82 15.74 44.12 7.02 0.22 0.76 1.050 5 0.79 30.86 15.70 42.60 6.35 0.19 0.75 1.000 6 0.47 33.87 15.50 38.63 8.23 0.20 0.76 0.875 7 0.53 31.67 16.02 40.08 7.92 0.19 0.78 0.991 8 1.50 30.60 15.97 41.87 6.13 0.23 0.80 0.881 9 0.66 28.01 15.86 43.81 7.07 0.22 0.73 1.080 3.2工作曲线的制作 使用表1中的分析条件测定各标准样品中被测元素的强度，用强度和表2中的化学值制作工作曲线，曲线线性良好。如下图： TFe 工作曲线 SiOz工作曲线 3.3精密度验证 选择3#样品压片，用 MXF-N3 plus 多道同时型X射线荧光光谱仪连续分析10次，统计标准偏差和相对标准偏差，见表3： 表3 3#自制标样的10次精度统计结果 项目 TFe SiO， Al203 CaO MgO MnO TiO， S N=1 1.9156 34.2750 14.8627 40.2828 6.0145 0.2148 0.7810 0.8340 N=2 1.9140 34.2942 14.8616 40.2761 6.0152 0.2142 0.7821 0.8346 N=3 1.9107 34.2755 14.8571 40.2891 6.0171 0.2138 0.7817 0.8357 N=4 1.9120 34.2924 14.8449 40.2634 6.0147 0.2137 0.7816 0.8351 N=5 1.9123 34.2705 14.8380 40.2820 6.0081 0.2153 0.7815 0.8346 N=6 1.9120 34.2480 14.8360 40.2609 6.0160 0.2151 0.7816 0.8349 N=7 1.9142 34.2802 14.8630 40.2823 6.0047 0.2136 0.7806 0.8351 N=8 1.9143 34.2747 14.8446 40.2667 6.0167 0.2144 0.7824 0.8355 N=9 1.9134 34.2473 14.8560 40.2736 5.9917 0.2140 0.7819 0.8361 N=10 1.9159 34.2492 14.8461 40.2631 6.0083 0.2146 0.7826 0.8363 AVG 1.9134 34.2707 14.8510 40.2740 6.0107 0.2144 0.7817 0.8352 R 0.0052 0.0469 0.0270 0.0282 0.0254 0.0017 0.0020 0.0023 SD 0.0017 0.0173 0.0103 0.0100 0.0079 0.0006 0.0006 0.0007 RSD 0.0876 0.0505 0.0692 0.0248 0.1318 0.2767 0.0770 0.0859 参考《GBT 21114-2007耐火材料X射光荧光光谱化学分析-熔铸玻璃片法》给出的公式，计算允许差值，对10次精度结果的判定见表4： 表 43#自制标样10次精度统计结果的判定 项目 TFe SiO， Al20： CaO MgO MnO TiO， S AVG 1.9134 34.2707 14.8510 40.2740 6.0107 0.2144 0.7817 0.8352 R 0.0052 0.0469 0.0270 0.0282 0.0254 0.0017 0.0020 0.0023 2fT 0.04 0.33 0.17 0.34 0.08 0.02 0.02 0.02 判定 OK OK OK OK OK OK OK OK 3.4准确度验证 参考《GBT 21114-2007耐火材料X射线荧光光谱化学分析-熔铸玻璃片法》给出的公式，激素允许差值，验证准确度，统计结果见表5(%) 表552#自制标样分析结果的准确度判定 项目 TFe SiO， Al，O： CaO MgO MnO TiO， S AVE 1.9134 34.2707 14.8510 40.2740 6.0107 0.2144 0.7817 0.8352 化学值 1.93 34.29 14.81 40.12 5.98 0.21 0.79 0.843 误差 -0.0166 -0.0193 0.0410 0.1540 0.0307 0.0044 -0.0083 -0.0078 允许差 (fT) 0.02 0.17 0.09 0.17 0.04 0.01 0.01 0.01 判定 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，粉末压片法分析高炉渣样品，二工作曲线线性良好，方法精密度高，可在炉前分析时作为高炉渣主次元素分析的快速、准确、可靠的检测手段。 岛津应用云 参考熔铸玻璃片法-X射线荧光光谱化学分析耐火材料国标，将自制的高炉渣控制样品用粉末压片法制样，使用岛津MXF-N3 Plus多道同时X射线荧光光谱仪测量元素荧光X射线强度，建立TFe、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、TiO2、S等主次组分的校准曲线，实现对高炉渣中主次组分的X射线荧光光谱分析。用此方法分析高炉渣样品，分析结果与化学值在允许误差范围内，能满足此类样品炉前快速分析的需要。经实验验证，使用本方法分析相同工艺的高炉渣样品，简单快速、准确可靠、方便可行。