肖麗梅

（新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013）

X射線熒光光譜壓片法測(cè)定氧化鋁中的Fe2O3和SiO2的含量

肖麗梅

（新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013）

采用粉末壓片法制樣，X射線熒光光譜壓片法測(cè)定氧化鋁中的Fe2O3、SiO2含量，并對(duì)分析過(guò)程中樣品制備、顆粒效應(yīng)、測(cè)量條件等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究。用4種標(biāo)樣對(duì)此方法的準(zhǔn)確度進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明所得測(cè)定值與已知值之間的誤差均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。對(duì)所提出方法的精密度進(jìn)行了考核，結(jié)果表明所有測(cè)定結(jié)果的RSD值均小于10%，測(cè)量一個(gè)樣品所需時(shí)間僅3min，具有準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，能滿足氧化鋁中Fe2O3和SiO2分析的需要。

X射線熒光光譜儀壓片氧化鋁Fe2O3SiO2

氧化鋁作為鋁電解廠的重要原料之一，它主要是不斷的補(bǔ)充電解質(zhì)中的鋁氧氟配合離子，使其保持一定范圍的濃度，以保持電解的持續(xù)進(jìn)行。為了取得良好的生產(chǎn)指標(biāo)，其化學(xué)成分直接影響鋁液的質(zhì)量[1]。長(zhǎng)期以來(lái)，氧化鋁中雜質(zhì)元素的測(cè)定常采用分光光度法和原子吸收光譜法等傳統(tǒng)學(xué)分析方法[2]，樣品處理過(guò)程繁瑣、分析周期長(zhǎng)、成本高、分析結(jié)果易受分析人員及各種試劑因素的影響。用X射線熒光光譜法分析試樣，省去購(gòu)買(mǎi)分析儀器和藥品(包括鉑金器皿等)的大量費(fèi)用。而且X射線熒光光譜法分辨率高，靈敏度好，元素分析范圍寬，便于推廣應(yīng)用。

本文采用X射線熒光光譜儀粉末壓片直接測(cè)定氧化鋁中的Fe2O3、SiO2含量，經(jīng)過(guò)方法精密度試驗(yàn)、準(zhǔn)確性試驗(yàn)，結(jié)果表明該方法具有快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確度、精密度較好的特點(diǎn)，能滿足科研和工業(yè)生產(chǎn)的需要，是一種可推廣的簡(jiǎn)便、易操作的檢測(cè)方法。

1.1 儀器和工作條件

MXF-2400型多道同時(shí)型X射線熒光光譜儀；水冷機(jī)；研磨機(jī)及研體；壓片機(jī)及模具；電熱干燥箱。分析元素測(cè)量條件見(jiàn)表1。

1 實(shí)驗(yàn)部分

表1X射線熒光光譜儀分析元素測(cè)量條件

1.2 試劑

硼酸（分析純）；無(wú)水乙醇（分析純）；氧化鋁標(biāo)準(zhǔn)樣品（GAO-1～GAO-8，中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司鄭州研究院研制）。

1.3 樣片的制備

⑴試樣處理：試樣預(yù)先在300℃±10℃下干燥2h，置于干燥器中冷卻至室溫；

⑵稱量：稱取15.0000g試樣與1.0000g硼酸粘結(jié)劑；

⑶試樣的混合與研磨：混合后放入研磨機(jī)中，加入5～6滴無(wú)水乙醇以防止試樣結(jié)塊，研磨60s，使試樣粒度達(dá)到400目以下；同時(shí)以達(dá)到混合研磨的目的。

⑷壓片：將研磨混合好的試樣6～8g倒入模具中，用硼酸鑲邊、墊底加壓至總壓力為20MPa，并保持15s，將壓成的試樣樣片取出，并保存于干燥器中。

⑸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)按同樣方法制備成片。

1.4 工作曲線的繪制

本文選用中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司鄭州研究院研制的GAO-1～GAO-8共8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)回歸處理元素含量及對(duì)應(yīng)的光譜強(qiáng)度數(shù)據(jù),繪出元素的校準(zhǔn)曲線,見(jiàn)表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍

1.5 測(cè)試

由表2 的數(shù)據(jù)可以看出，隨著訓(xùn)練數(shù)據(jù)數(shù)目增加，與傳統(tǒng)的基于用戶協(xié)同過(guò)濾算法U-CF 相比較，UCCA-CF 算法運(yùn)行效率具有明顯優(yōu)勢(shì)。

按照表1條件，將制備好的樣片進(jìn)行Fe2O3、SiO2的射線強(qiáng)度測(cè)定。由測(cè)得的壓片中元素的X射線強(qiáng)度I從工作曲線查出相應(yīng)的元素含量，計(jì)算出氧化鋁中Fe2O3、SiO2的值。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品粒度和顆粒效應(yīng)的影響

氧化鋁中的元素除了Fe以外都比較輕，因此顆粒效應(yīng)比較嚴(yán)重，所以氧化鋁要用研磨機(jī)研磨，研磨幾十秒就能達(dá)到200目的粒度，研磨1min后粒度達(dá)到400目，對(duì)測(cè)量的強(qiáng)度影響很小，因此將樣品研磨時(shí)間定為1min，通過(guò)控制研磨時(shí)間使樣品的粒度盡量一致。

2.2 制樣條件

采用粉末壓片法制樣時(shí)，X射線熒光強(qiáng)度與樣品粒度大小有很大關(guān)系。樣品粒度越小，粒度效應(yīng)和礦物效應(yīng)對(duì)熒光強(qiáng)度的影響越小[4]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)樣品和H3BO3混合研磨時(shí)間在40s到80s之間時(shí)，F(xiàn)e2O3、SiO2的X射線熒光強(qiáng)度均保持穩(wěn)定，本文選擇樣品研磨時(shí)間為60s。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究確定（表3），在20t的壓力下，保壓15s，可以制得表面光滑、均勻、穩(wěn)定的樣片。

表3 不同研磨時(shí)間對(duì)樣品分析結(jié)果的影響%

2.3 X-光管電壓、電流試驗(yàn)

2.3.1 脈沖高度分布水平的試驗(yàn)

用含量較高的氧化鋁標(biāo)準(zhǔn)樣品壓制成樣片，在儀器額度的X-光管功率（40kV、70mA）下做各元素的脈高分布圖，據(jù)此選定各元素的高、低電平見(jiàn)表4。

表4 元素高低電平

表5 管電壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（管電流=70mA）

表6 管電流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（管電壓=40kV）

2.3.2 管電壓、管電流試驗(yàn)

X-熒光管的額定功率為3kW，最大管電壓及管電流分別為53kV、95mA，設(shè)定超過(guò)其中任意一個(gè)數(shù)據(jù)，儀器均自動(dòng)報(bào)警。表5和表6分別為管電壓和管電流試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，考慮到在保證Si和Fe的熒光X-射線強(qiáng)度的前題下，盡可能降低X-光管的功率，以延長(zhǎng)光管的壽命。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，我們選定管電壓、管電流分別為：40kV、70mA。

2.4 長(zhǎng)期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

在同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，由不同分析人員在一定時(shí)間段、使用同一種方法、同一種儀器分別使用中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司鄭州研究院研制的氧化鋁國(guó)家有證樣品GAO-1進(jìn)行11次測(cè)定，并對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以檢查分析結(jié)果的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。從表7可見(jiàn)，分析方法長(zhǎng)期穩(wěn)定。

表7 氧化鋁分析方法的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果（n=11）%

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品Fe2O3和SiO2的測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值吻合，檢測(cè)精密度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5]中測(cè)試再現(xiàn)性與重復(fù)性的允許差。

2.5 樣品分析

本文用該方法測(cè)試氧化鋁生產(chǎn)樣品，采用X熒光光譜儀直接壓片法與化學(xué)分析法進(jìn)行結(jié)果對(duì)照，見(jiàn)表8。

表8X熒光光譜儀直接壓片法與化學(xué)分析法結(jié)果對(duì)照%

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該方法檢測(cè)結(jié)果與化學(xué)分析結(jié)果相吻合，測(cè)定誤差相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[6]規(guī)定的允許差范圍內(nèi)，可用于實(shí)際樣品的分析。

3 結(jié)論

本文用X熒光光譜壓片法直接測(cè)定氧化鋁中雜質(zhì)Fe2O3、SiO2含量，能大大縮短取樣、制樣和分析時(shí)間，具有分析速度快，檢測(cè)成本低等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)選擇合適的測(cè)量條件，建立良好的工作曲線，使得雜質(zhì)元素的分析有較高的準(zhǔn)確度和分析精度。而且一個(gè)樣品從壓片制樣到輸出測(cè)量結(jié)果約10min，滿足了在線快速檢測(cè)的要求，完全可以滿足對(duì)各生產(chǎn)指標(biāo)的控制。X射線熒光光譜壓片法分析的氧化鋁試驗(yàn)成功,為其他粉末樣品的分析提供了思路。

[1]馬慧俠，張愛(ài)芬.X射線熒光光譜法測(cè)定氧化鋁中雜質(zhì)元素[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè)，2006，42(12)：980-990．

[2]GB/T6609-2004氧化鋁化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法[S].

[3]PeschelBU，PepponiG，JokubonisC，eta1．Direct analysisofA12O3powdersbytotalreflectionX-rayfluorescence spectrometry[J]．AnalyticalandBioanalyticalChemistry,2005, (382),1958-1964.

[4]陳泓鈞.氧化鋁的X射線熒光光譜分析方法研討[J]．光譜實(shí)驗(yàn)室(ChineseJournalofSpectroscopyLaboratory)，2008，25(6)：1273-1275．

[5]GB/T6609.30-2009.氧化鋁化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法第30部分：X射線熒光光譜法測(cè)定微量元素含量.中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).

收稿：2014-12-30

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2015.04.027