X射线荧光光谱法快速分析镁质耐火材料中硅铝铁钛钙镁

　　　　王芙云，袁翠菊，任向阳

　　(中钢集团耐火材料有限公司技术中心，河南洛阳 471039)

摘要：采用K射线荧光光谱法快速测定镁质耐火材料(包括原料镁砂及其制品镁砖)中的SiO2 ,Al2O3 .Fe2O3 .TiO2 . CaO. MgO等6种组分。利用粉末直接压片法制取试样，确定仪器最佳参数，系列标样建立工作曲线，经验系数法对基体效应进行校正。对于主次组分，方法精密度低于5%(n=10)。方法用于实际样品的测定，结果与实验室化学法和其他单位的K射线荧光光谱法相符。方法适用于厂矿企业大批量生产的镁质耐火材料化学组成分析。

关键词：X射线荧光光谱法;粉末压片;镁质耐火材料;多元素快速测定

中图分类号：0657.34: TU541 文献标识码:B

镁质耐火材料是一种重要的高级耐火材料，广泛地用于氧气转炉、电炉、平炉、钢包、炉外精练以及有色熔炼等[1]，是中钢集团耐火材料有限公司最重要的生产产品之一，它的生产与销售在本单位有着举足轻重的作用，因而用于生产镁质耐火材料的卞要原料镁砂以及成品镁砖的质量控制，显得尤为重要。X射线荧光光谱法(XRF)具有多元素同时测定、分析范围)’-(包括元素与含量)、精密度高、试样制备简单、测量不损坏试样，以及对环境污染少等优点，已广泛应用于地质、矿山、冶金、建材、环境保护、考占和商检等领域[2-4]。张香荣等[5]用XRF熔融制样分析铝质、硅质和镁质耐火材料;宋洪霞[6]用XRF法测定镁质耐火材料中的卞要元素。为更有效地监督或指导生产工艺和研究开发中的质量控制，本文利用粉末直接压片XRF法测量镁质耐火材料中的化学组成，结果人人提高了分析效率。方法尤其适用于厂矿企业人批量生产的镁质耐火材料化学组成分析，基本满足了科研和生产的需要。

1实验部分

1. 1仪器及工作条件

RIX - 2000型X射线荧光光谱仪(日本理学公司)，工作条件为:X射线管工作电压50 kV，工作电流50 mA真空光路，粗狭缝。各元素的测量条件见表1.

日本E - 30型油压机。

1. 2标准试样

标准试样在105℃干燥2h后置于干燥器中。标准试样的组成见表2 。

1. 3实验方法

称取经105 ℃烘干的标准样品或待测试样的粉末5. 00 g，置于玛瑙研钵中稍微研磨均匀(日的是减少粒度效应对粉末试样测量结果的影响)，放入内径为Φ32 mm的铝盒内，铺平稍压，直接用压片机在300 kN的压力下压制2 min制成片。

用波长色散X射线荧光光谱仪进行测量，国家级标准物质制作校准曲线。为了尽量减少粉末试样的粒度效应对测量结果的影响，采用的方法是粉末试样统一过74μm (200日)筛，现压现测。在X射线荧光光谱仪上测定标准样品的强度，绘制工作曲线并存入计算机。在标准样品中挑出一个含量范围适中的标准样片作为校准样片进行仪器漂移校正，并将其强度作为参考强度保存[7]，然后再测定试样。主、次量元素采用经验系数法校正基体效应，回归法计算基体校正系数和谱线重叠校正系数[8]。

1. 4校准与校正

校准、基体效应校正和谱线重叠干扰校正采用仪器的回归程序进行计算。对于主、次量元素，计算公式为:

式(1)中，Ii一扣除背景后的分析元素i的净强度;Ipi一分析元素i的峰值强度;IBi一分析元素i的背景强度; Ri一分析元素i的表观含量; ωi一标准样品中分析元素i含量的标准值;a,b,c一分析元素i的校准曲线常数;αij一共存元素J对分析元素i的影响系数;Qi一共存元素j的含量(或X射线强度);Bik一干扰元素k对分析元素i的谱线重叠干扰系数;Qi一干扰元素k的含量(或X射线强度)。

式(1)中的a,b,c,αij, Bik尽、由回归程序经多元回归计算得到，并保存在组条件中。

2结果与讨论

2. 1检出限

根据式(2)计算各组分的检出限LD(按3σ计算)[2].

式(2)中，m一单位含量的计数率;Rb一背景计数率;t-峰值和背景的总计数时间。

计算各组分的检出限为SiO₂ 50 mg/g.Al2O₃ 20 mg/g.Fe2O₃ 6 mg/g.TiO2 5 mg/g.CaO 3mg/g. MgO 45 mg/g.

2. 2精密度

将一个样品在重复性条件下测量10次，计算其各元素测定结果的相对标准偏差(RSD)，由表3结果可见，含量在60 %(质量分数)以上的卞成分Mg0的RSD < 1 %;次要成分CaO . SiO2. Fe2O3 . A12 O3的RSD均<5% ;微量组分TiO2的RSD值与化学法基本相当。

2. 3准确度 采用本法与本实验室化学法及洛阳耐火材料研究院XRF法分别对10个试样进行测试，验证方法的准确度，由表4结果可知，3种方法的测定值在允许误差范围内，结果基本相符。对未知试样的全分析以总量100%士0. 50%来加以控制。

3结语

利用粉末直接压片x射线荧光光谱法测定镁质耐火材料的化学组成，得到了较为满意的结果。方法测定结果准确度高，对卞次成分精密度低于5%(n=10);用于实际样品的测定，结果与实验室化学法及其他实验室的x射线荧光光谱法结果在允许误差范围内。在进行基体校正回归计算时，由于粉末压片x射线荧光光谱分析方法的特殊性(Si和Al元素的样品粒度影响较大)，选择基体校正Si和m项时，应选择强度校正，以避免相互叠代校正带来的误差。方法适用于厂矿企业人批量生产的镁质耐火材料化学组成的分析，简便快捷(制取一个试样只需2 min，一个试样全分析只需5~7 min)，成本低。

 

【中国镁质材料网 采编：ZY】