王 芳

(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)定工業(yè)硅中Fe的含量

王 芳

(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)定工業(yè)硅中的Fe含量，并對(duì)分析過(guò)程中樣品制備、測(cè)量條件等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究。該方法準(zhǔn)確性好、精密度高，并具有快速、高效、樣品制備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

X射線熒光光譜儀壓片法工業(yè)硅Fe

1 方法原理

X射線熒光光譜法分析工業(yè)硅的原理：X射線管產(chǎn)生的原級(jí)X射線照射到工業(yè)硅樣品上，將樣品中原子的K、L層電子逐出(光電效應(yīng))，逐出的電子繼而被擊到原子之外，這樣，原子就變成激發(fā)態(tài)。K層或L層上產(chǎn)生的空位被外層電子填補(bǔ)后，原子便從激發(fā)態(tài)恢復(fù)到穩(wěn)定態(tài)，同時(shí)輻射出X射線，即特征X射線。不同元素的特征射線不同，根據(jù)特征射線的強(qiáng)度可進(jìn)行元素定量分析。

按一定比例將試樣和粘結(jié)劑混合、研磨，然后加壓制成樣片，用X射線熒光光譜法測(cè)定Fe的Kα射線的強(qiáng)度。通過(guò)Fe的Kα射線的強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)Fe的含量建立工作曲線，從而測(cè)得未知樣品中Fe的含量。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器和設(shè)備

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)；壓片機(jī)（壓片機(jī)總壓力在40t以上）；顎式破碎機(jī)。

2.2 試劑

硼酸（分析純）；無(wú)水乙醇（分析純）；標(biāo)準(zhǔn)樣品：山東省冶金研究院研制的標(biāo)準(zhǔn)樣品，用于建立校準(zhǔn)曲線，作標(biāo)準(zhǔn)化及考核分析。

2.3 儀器工作條件的選擇

見(jiàn)表1。

表1X射線熒光光譜儀分析元素測(cè)量條件

2.4 樣片的制備

2.4.1 試樣處理

將大塊工業(yè)硅于破碎機(jī)中進(jìn)行破碎至粒度小于1mm后，用四分法進(jìn)行縮分，直至縮分后的試樣為50g左右后，置于振動(dòng)磨的磨盒中，加入2滴無(wú)水乙醇防止試樣與磨盒粘結(jié)，研磨10s，用吸磁鐵除去試樣在加工過(guò)程中帶入的鐵（加工設(shè)備為鐵合金）。稱取試樣約10g（精確到0.0002g）于50mL瓷坩堝中。再稱取2g（精確到0.0002g）硼酸于50mL瓷坩堝中中，混勻。將混勻后的試樣放于振動(dòng)磨的磨盒（碳化鎢磨盒）中研磨10s后取出。使試樣粒度達(dá)到200目以下，同時(shí)以達(dá)到混合研磨的目的。

2.4.2 壓片

將研磨混合好的試樣6～8g，倒入壓片機(jī)的模具中，用硼酸鑲邊、墊底加壓至總壓力為25t，并保持15s，將壓成的試樣樣片取出，并保存于干燥器中。

2.4.3 標(biāo)準(zhǔn)樣片的制備

將山東省冶金研究院標(biāo)準(zhǔn)樣品6個(gè)和撫順?shù)X廠研制標(biāo)準(zhǔn)樣品3個(gè)，各稱取試樣約10g（精確到0.0002g）于50mL瓷坩堝中。再稱取2g（精確到0.0002g）硼酸于50mL瓷坩堝中中，混勻。將混勻后的試樣放于振動(dòng)磨的磨盒（碳化鎢磨盒）中研磨10s后取出。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25t，并保持15s，將壓成的試樣樣片取出，并保存于干燥器中備用。

2.5 測(cè)試

儀器開(kāi)機(jī)后預(yù)熱20min，按表1調(diào)節(jié)高壓和管電流，選定工作參數(shù)。按照表1條件，將制備好的樣片進(jìn)行測(cè)定。由測(cè)得的壓片中鐵元素的X射線強(qiáng)度I從工作曲線查出相應(yīng)的元素含量，計(jì)算出工業(yè)硅中Fe的含量。獨(dú)立地進(jìn)行兩次測(cè)定，取平均值。

3 結(jié)果與討論

3.1 工作曲線的繪制

選擇山東省冶金研究院研制的標(biāo)準(zhǔn)樣品研制的1～7共7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為校準(zhǔn)樣品，該套校準(zhǔn)樣品的含量范圍基本能覆蓋大部分的日常檢測(cè)樣品。同時(shí)，由于工業(yè)硅樣品基體簡(jiǎn)單，礦物效應(yīng)小，還可以通過(guò)研磨將粒度效應(yīng)降至最低，因此采用儀器的自動(dòng)基體校正可獲得較好的線性校準(zhǔn)曲線。

以標(biāo)準(zhǔn)樣品中鐵的含量為橫坐標(biāo)，以所測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品的鐵元素X射線強(qiáng)度(凈強(qiáng)度)為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線。將標(biāo)準(zhǔn)樣品中鐵元素的含量和X射線強(qiáng)度（凈強(qiáng)度）輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行回歸計(jì)算，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),繪出元素的工作曲線。

表2 工作曲線繪制表

3.2 制樣條件

壓片機(jī)壓力和保壓時(shí)間也會(huì)影響樣片的準(zhǔn)確性和均勻性。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究確定，在20t的壓力下，保壓15s，可以制得表面光滑、均勻的樣片。

3.3 方法準(zhǔn)確性試驗(yàn)

3.3.1 與標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果對(duì)照

取工業(yè)硅標(biāo)準(zhǔn)樣品，采用X熒光光譜儀直接壓片法測(cè)定工業(yè)硅中鐵的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)樣品中鐵的結(jié)果進(jìn)行對(duì)照（表3），其結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)樣品的結(jié)果誤差符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB∕T14849.1-2007《工業(yè)硅化學(xué)分析方法第10部分：鐵含量的測(cè)定鄰二氮雜菲分光光度法》中規(guī)定的允許差（表5）。

表3 與標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果對(duì)照%

3.3.2 不同方法的對(duì)比試驗(yàn)

取工業(yè)硅樣品，采用X熒光光譜儀直接壓片法與分光光度法進(jìn)行結(jié)果對(duì)照（表4），與化學(xué)法檢測(cè)結(jié)果比對(duì)，其誤差符合（表5）。

表4 標(biāo)樣和分光光度法標(biāo)樣結(jié)果對(duì)照%

表5 GB/T14849.1-2007規(guī)定的允許差%

3.4 方法精密度試驗(yàn)

在本試驗(yàn)條件下，對(duì)工業(yè)硅試樣進(jìn)行7次平行測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表明測(cè)定的精密度良好（表6）。

表6 精密度試驗(yàn)

4 結(jié)論

（1）在分析速度方面X熒光光譜儀直接壓片法快于化學(xué)方法，從樣品的制備到檢測(cè)結(jié)果的出具只需1h。

（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)制定的X熒光光譜壓片法測(cè)定工業(yè)硅中的Fe的含量完全能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許差要求。

（3）采用X熒光光譜壓片法測(cè)定工業(yè)硅中的Fe時(shí)必須保證試樣的粒度符合要求，粒度必須在200目以下，在壓片過(guò)程中避免外界各種因素可能造成的污染，否則對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生非常顯著影響。

通過(guò)大量試驗(yàn)驗(yàn)證，采用粉末壓片法制樣，X射線熒光光譜法測(cè)定工業(yè)硅中的Fe含量，并對(duì)分析過(guò)程中樣品制備、測(cè)量條件等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究。該方法精密度高、準(zhǔn)確性好，并具有快速、高效、樣品制備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

[1]GB/T14849.1-2007《工業(yè)硅化學(xué)分析方法第1部分：鐵含量的測(cè)定鄰二氮雜菲分光光度法》.中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).

[2]張曉平.X射線熒光光譜直接壓片法測(cè)定工業(yè)硅中的雜質(zhì)測(cè)定Fe含量[J].巖礦測(cè)試,2007,26(6)：497-499.

[3]程秋華,吳凱.X射線熒光光譜測(cè)定工業(yè)硅中的雜質(zhì)含量[J].光譜分析,2010,27(8)255-256.

收稿：2014-12-30

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.05.023