卜兆杰　王曉旋　黃健強　陶澤秀　寇德翔

(1 蘭州蘭石檢測技術有限公司，蘭州 730314； 2 甘肅省機械材料表征與安全評價工程實驗室，蘭州 730314； 3 甘肅省高端鑄鍛件工程技術研究中心，蘭州 730314)

前言

鈦鐵礦是鐵和鈦的氧化物礦物，又稱鈦磁鐵礦，是提煉鈦的主要礦石。由于其中鈦含量高，而鈦又易水解或易形成難溶的偏鈦酸析出，常給分析帶來很大的困難[1-2]。鈦鐵礦通常采用化學法、原子吸收光譜法分析，試樣處理繁瑣，需分離干擾元素，分析速度慢，成本高[3-9]。隨著X射線熒光光譜分析技術的發(fā)展[10-13]，其在地礦分析中的應用也增多，但是利用粉末壓片制樣X射線熒光光譜分析鈦鐵礦的報道很少。袁家義等[14]提出了用Li2B4O7及Li2CO3混合熔劑熔融試樣，X射線熒光光譜法測定鈦鐵礦中主次量組分的方法，對主、次量組分方法精密度(RSD，n=10)為0.20%～9.1%。采用粉末壓片法制樣，X射線熒光光譜分析鈦鐵礦中的TFe、TiO2、SiO2、Al2O3、CaO、MgO含量。通過研磨解決了粉末顆粒性效應問題，并利用不同產(chǎn)地的質控樣品制作工作曲線，確認本方法受礦物效應的影響不大，并選擇合適的測量條件制作工作曲線，直接測定鈦鐵礦中TFe、TiO2、SiO2、Al2O3、CaO、MgO，較好地解決了這一相對復雜的分析問題。這樣，不但可以降低檢測成本，縮短分析周期，還能最大地消除化學前處理中的人為因素，提高測定的準確度及可靠性。

1　實驗部分

1.1　儀器與試劑

AxiosPW4400型X射線熒光光譜儀(荷蘭帕納科公司)，功率4 kW，銠靶鈹端窗X射線光管；振動研磨機ZHM-1(北京眾合創(chuàng)業(yè)科技發(fā)展有限責任公司)；ZHY-401壓樣機(北京眾合創(chuàng)業(yè)科技發(fā)展有限責任公司)；微晶纖維素[(C6H10O5)n，分析純]；硬脂酸[C18H36O2，分析純]；硼酸[H3BO3，分析純]。

1.2　儀器工作條件

X射線熒光光譜儀工作功率3 kW、P10氣體流量控制在1.0 L/h，室內(nèi)溫度為20～23 ℃。

1.3　標準試樣

質控樣品在(105±3) ℃干燥2 h后置于干燥器備用，繪制工作曲線各組分見表1。

表1　繪制校準曲線用樣品及各組分含量

1.4　分析方法

稱取7.000 0 g已烘干的鈦鐵礦樣品，2.000 0 g微晶纖維素，0.200 0 g硬脂酸，放入碳化鎢振動磨中，研磨120 s，倒出，在3 000 MPa壓力下保壓30 s，用適量硼酸墊底，制成有一定厚度的光譜平整的壓片樣。用洗耳球吹去表面雜質后把樣品放入熒光儀Φ27 mm樣品杯中，用塑料壓環(huán)固定好。選擇Super Q程序，進行測定。

2　結果與討論

2.1　譜線和測量參數(shù)的選擇

把光譜儀的各項參數(shù)調整到分析元素的最佳值。表2為鈦鐵礦各組分儀器分析條件。

表2　分析元素測定條件

2.2　基體效應

基體效應是熒光分析中引起誤差的主要原因之一。帕納克公司的Super Q軟件采用綜合數(shù)學校正公式進行校正：

Ci=Di-∑LimZm+EiRi

式中：Ci為校準樣品中分析元素i的含量，%；Di為元素i的校準曲線截距；Li為干擾元素m對分析元素譜線重疊干擾校正系數(shù)；Zm為干擾元素m的

計數(shù)率；Ei為分析元素校準曲線斜率；Ri為分析元素的計數(shù)率；ZjZk為共存元素的含量，%；N為共存元素的數(shù)目；α、β、δ、γ為校正基體效應的因子；i為分析元素；J和K為共存元素。

2.3　粒度影響及礦物影響

粒度影響為測量元素的X射線熒光強度隨著粒度變小而增加。選擇兩個鈦鐵礦試樣分別與粘合劑放入振動磨中，研磨時間分別為30、60、90、120、150、200 s，并通過425、250、180、125、106、53 μm篩過篩，并按實驗方法進行實驗，對鈦鐵礦中主含量TiO2進行測定。結果發(fā)現(xiàn)，粒度大于74 μm時，其對熒光分析的影響可以忽略。測定結果見表3。

表3　不同粒度的鈦鐵礦樣品中鈦測定值對比

礦物效應：由于所進原料的產(chǎn)地不同，如果各地礦物結構差異大，各種物料之間的礦物效應也將對分析結果產(chǎn)生影響。采取不同產(chǎn)地的標準樣品及生產(chǎn)用樣品制作工作曲線，工作曲線線性滿意，說明此法基本不受礦物效應的影響。曲線的校準參數(shù)見表4。

表4　各組分校準曲線的參數(shù)

2.4　樣品成形實驗

下照式X射線熒光儀，其X光管在樣品下方，如果樣品壓片不結實，單薄，在測定過程中，很可能破碎直接威脅到光管安全。經(jīng)過多次實驗驗證，確定用2.0 g微晶纖維素，0.2 g硬脂酸，并用硼酸襯底，在3 000 MPa壓力下保壓30 s，壓制出的樣品結實、均勻光滑，具有代表性。

2.5　樣品分析結果對比

按測定方法，隨機選取4份鈦鐵礦(來自1四川、2云南、3廣西、4甘肅)的樣品，通過用《鈦鐵礦精礦化學分析標準》(YS/T 360.2—2011)分析結果與X射線熒光光譜法分析結果進行比對，結果與標準分析法分析結果基本吻合，滿足允許偏差要求。見表5。

2.6　方法的精密度

采用本方法對一生產(chǎn)樣品重復測量10次，將分析結果進行統(tǒng)計，相對標準偏差在3.6%以內(nèi)，方法精密度較好，結果見表6。

表6　方法精密度實驗結果

3　結語

選用不同產(chǎn)地的鈦鐵礦質控樣品制作工作曲線，采用粉末壓片制樣，并進行相應的基體校正及元素間相互干擾的校正，建立了X射線熒光光譜法快速測定鈦鐵礦中TFe、TiO2、SiO2、Al2O3、CaO、MgO含量的方法。樣品中的各元素含量與化學法分析結果一致，精密度控制在3.6%以內(nèi)，精密度、準確度及穩(wěn)定性能滿足生產(chǎn)質量檢測要求。

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