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成分分析，既是冶煉生產(chǎn)工藝的要求，也是環(huán)境保護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濕法，這些經(jīng)典的分析方法準確度高，精密度好，然而由于各成分不能同時測定，需根據(jù)方法重復進行濕法消解試樣，操作程序煩雜、分析周期長，分析誤差較大且難以控制，而且分析時使用大量的酸和堿，污染環(huán)境。還有報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種化學成分，雖然能夠同時測定，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和基體效應帶來的影響，但是在制樣過程中，也存在諸多問題：制樣相對繁瑣耗時，不利于快速分析；分析成本高；硫在高溫時會揮發(fā)，常需要氧化劑，對試樣進行低溫預氧化，將試樣中的硫氧化為高價態(tài)固定下來，防止高溫時硫揮發(fā)損耗；另外爐渣中部分未氧化單質(zhì)金屬在熔融制樣時會嚴重腐蝕鉑金坩堝，需要對試樣進行低溫預氧化，繁瑣耗時。

技術(shù)實現(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，同時引入pet膜進行壓片包裹，可減少粉塵污染,保護儀器。

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，研磨時加入無水乙醇防止粘結(jié)；

8.(2)待測樣品壓制：將步驟(1)預處理后所得待檢測試樣干燥冷卻后，在自動壓樣機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，以爐渣標準樣品與高純物質(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準樣品，通過x射線熒光光譜儀測定系列爐渣標準樣品各元素的熒光強度，通過對基體效應和譜線重疊干擾校正，制作各

元素熒光強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+方程同時進行譜線重疊干擾校正和基體效應校正，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，在自動壓樣機上用硼酸鑲邊襯底，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，通過控制研磨時間為2～3min，使樣品170目篩通過率達到98％以上，樣品研磨的很細很均勻，使x射線熒光強度趨于穩(wěn)定,這樣才能消除和減少粒度和礦物效應的影響。

[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。當測定多種元素時，可以增加x射線管電壓，對難激發(fā)分析物更為有效。而管電流過低會使測量計數(shù)誤差增大，過高會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，同時選擇與譜線對應的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數(shù)，保證測量靈敏度，同時使10％以上的元素不因計數(shù)太高而漏計。此外，爐渣樣品共存元素復雜,

通過控制樣品粒度大幅度減少了基體效應,但各元素濃度范圍寬,元素間還是存在較強的吸收增強效應,如si對al的吸收,ca對ti和fe的強吸收。oxsas軟件中提供了同時進行譜線重疊干擾校正和基體校正的tl+方程程序，使校正計算大大簡化,精度改善。經(jīng)過校正，有效的克服了爐渣復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和譜線重疊干擾的校正，實現(xiàn)了x射線熒光壓片法同時測定高爐渣、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，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,達到了保護儀器的作用，不僅縮短了檢測時間，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。

具體實施方式

[0023]

為了更好地解釋本發(fā)明，以下結(jié)合具體實施例進一步闡明了本發(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施例。

[0024]

實施例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)待測樣品預處理：將干燥后待檢測試樣倒入破碎機破碎，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(防止爐渣粉末粘結(jié))，于振動磨中磨2min，過170目(90um)篩。

[0027]

(2)待測樣品壓制：將步驟(1)預處理所得待檢測試樣進行編號，于105～110℃電熱鼓風干燥箱中干燥60min，對于標準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樣杯內(nèi)放入硼酸粉末，移走限位筒，將壓樣機工作平臺上的硼酸粉末掃入活塞模具內(nèi)并抹平，蓋上壓蓋，拉緊壓樣機搖臂,啟動活塞啟動開關(guān),在3.0t壓力，保壓30s后自動卸掉壓力，推開搖臂，再次啟動活塞啟動開關(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準樣品或待檢測爐渣試樣中各元素分析譜線的強度。

[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：以爐渣標準樣品與高純物質(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準樣品，并按照步驟(1)～(3)進行制樣，同時按照步驟(4)進行x熒光檢測。根據(jù)標準樣品的已知含量和測量強度，繪制校準曲線。以元素百分含量為橫坐標，元素譜線強度為縱坐標，利用儀器一次回歸數(shù)學模型x

i

＝a0+a1i計算功能，進行曲線回歸，自動繪制工作曲線。式中：x

i

—推算基準值；i—x射線強度；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+方程同時進行譜線重疊干擾校正和基體效應校正，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)繪制的標準分析工作曲線對待測爐渣樣品中的sio2、tfe、al2o3、cao、mgo、tio2、s、p2o5、tmn含量進行測定，按照上述步驟(1)～(3)制備相關(guān)樣品壓片，同時按照步驟(4)進行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確度試驗如下：

[0038]

精密度試驗：用一個爐渣標準樣品，粉末壓片法制備10個壓片并進行測量，檢查方法精密度，試驗數(shù)據(jù)見附表2；再選用其中一個壓片重復測量10次，檢驗儀器分析方法的精密度，試驗數(shù)據(jù)見附表3。由附表2和附表3試驗結(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.驗證方法精密度試驗

[0040][0041][0042]

表3.驗證儀器精密度試驗

[0043][0044]

準確度試驗：對高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣標準樣品采用本法和理論值進行

比較，實際樣品采用本法和yb/t 4177

?

2008方法比較，結(jié)果見表4。結(jié)果表明，標樣測定值與標準值符合很好，本法測定結(jié)果與標準方法測定結(jié)果符合性很好。

[0045]

表4.驗證方法準確度試驗數(shù)據(jù)(w/％)

[0046][0047]

以上實施例僅為最佳舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。除上述實施例外，本發(fā)明還有其他實施方式。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，研磨時加入無水乙醇防止粘結(jié)；(2)待測樣品壓制：將步驟(1)預處理后所得待檢測試樣干燥冷卻后，在自動壓樣機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，以爐渣標準樣品與高純物質(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準樣品，通過x射線熒光光譜儀測定系列爐渣標準樣品各元素的熒光強度，通過對基體效應和譜線重疊干擾校正，制作各元素熒光強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+方程同時進行譜線重疊干擾校正和基體效應校正，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，在自動壓樣機上用硼酸鑲邊襯底，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；采用爐渣標準樣品與高純物質(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準樣品，對其擬合校準曲線；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和譜線重疊干擾的校正，實現(xiàn)了X射線熒光壓片法同時測定高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣或平爐渣中的各組分含量，同時通過PET膜包裹壓片樣品，以減少粉塵污染，保護儀器；該法準確度高，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