于 惠，呂 華

（天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津 301500）

鐵礦石作為一種重要的冶金工業(yè)基礎(chǔ)原料，組分復(fù)雜（含Mg、Al、Si、P、S、Mn、Ti、Co、V、Cu、Ni等元素），且組分中微量元素P、S、Mn、Ti、V、Ni的含量對(duì)于鋼鐵的物理和化學(xué)性質(zhì)都起著決定性作用，準(zhǔn)確檢測(cè)出這些微量元素的必要性可見(jiàn)一斑。傳統(tǒng)的一些檢測(cè)方法，諸如濕法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法等，均可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵礦石主次元素的檢測(cè)。在儀器設(shè)備快速發(fā)展的同時(shí)，X射線(xiàn)熒光光譜（XRF）應(yīng)運(yùn)而生，其檢測(cè)效率更高，操作便捷，無(wú)損性和重現(xiàn)性均極佳，在多個(gè)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用[1]。本文采用X射線(xiàn)熒光光譜法測(cè)定了鐵礦石中主次組分的含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及其工作參數(shù)

EDX3600BEDXRFSpectrometerX射線(xiàn)熒光光譜儀（江蘇天瑞儀器股份有限公司）；ZHY401/601A型壓樣機(jī)和ZHM1型振動(dòng)磨（北京中合創(chuàng)業(yè)科技發(fā)展有限責(zé)任公司）；HN101-3A型鼓風(fēng)干燥箱（南通滬南科學(xué)儀器有限公司）。由于鐵礦石中富含多種成分，為確保檢測(cè)結(jié)果最佳，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于不同的檢測(cè)元素均設(shè)定2個(gè)分析條件，具體見(jiàn)表1。

表1 鐵礦石中各分析元素的測(cè)試條件

1.2 試劑

硼酸：純度為99.9%（QUIBORAXS.a.公司）；無(wú)水乙醇：分析純（江蘇強(qiáng)盛化工有限公司）。

1.3 樣品制備

首先將大約40g左右的樣品稱(chēng)量出來(lái)，然后將其投放至振動(dòng)研磨機(jī)之中，通過(guò)研磨和混合，使其成為200目（74μm）。緊接著，在已經(jīng)研磨完畢的試樣中，稱(chēng)?。?.0±0.1）g的樣品，同時(shí)選取8.0g的硼酸來(lái)進(jìn)行鑲邊墊底，并設(shè)置壓片機(jī)的壓力為30MPa和30s的制樣時(shí)間，使其制備成為待測(cè)樣品。用于校準(zhǔn)的樣品和待測(cè)的樣品，均采用上述方法予以制備。同時(shí)仔細(xì)檢查樣片，確保其整潔光滑，萬(wàn)不可出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象[2]。壓制完畢后，將表面的浮渣等及時(shí)吹去，避免浮渣的存在而對(duì)最終的強(qiáng)度和濃度值檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生不良影響。

2 測(cè)量結(jié)果與分析

2.1 樣品粒度

由于待測(cè)樣品本身的顆粒度、密度以及表面光滑、組分等均不一定完全一致，這就使得粒度影響十分顯著。通常而言，在一定的范圍之內(nèi)，一定的波長(zhǎng)的譜線(xiàn)強(qiáng)度和樣品的顆粒度呈現(xiàn)的是反比的關(guān)系。也就是說(shuō)，只要顆粒的尺寸足夠的小，熒光的強(qiáng)度將位于一個(gè)相對(duì)較為穩(wěn)定的狀態(tài)中。顆粒度帶來(lái)的效應(yīng)，可以采取一定的額措施予以降低甚至是清除，諸如研磨樣品，認(rèn)真篩選，切實(shí)降低顆粒度等[3,4]。在該實(shí)驗(yàn)中，將樣品進(jìn)行180s的研磨之后，然后再借助不同目數(shù)的篩子進(jìn)行篩選，最后對(duì)不同力度的樣品的強(qiáng)度予以測(cè)定。將樣品分別磨至120目（124μm）、150目（104μm）、180目（84μm）、200目（74μm）、220目（65μm）。例如Fe元素，針對(duì)不同粒度時(shí)其強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果可知，當(dāng)樣品的顆粒度逐漸降低，F(xiàn)e元素反而呈現(xiàn)出愈加大的強(qiáng)度。將試樣研磨至200目（74μm）時(shí)，F(xiàn)e元素的強(qiáng)度值基本趨于穩(wěn)定。因此實(shí)驗(yàn)選擇過(guò)200目（74μm）篩的樣品進(jìn)行制備。

2.2 熔樣條件

在實(shí)驗(yàn)時(shí)，將一定數(shù)量的無(wú)水四硼酸鋰、無(wú)水碳酸鋰、鈷粉溶劑和NH4I脫模劑添加在其中，并依據(jù)1:20和1:10的比例進(jìn)行稀釋?zhuān)♂屚戤吅笾谱鞒蔀?個(gè)熔片。然后來(lái)測(cè)定Fe元素的強(qiáng)度，檢測(cè)結(jié)果顯示為0.245%和0.955%，可見(jiàn)，當(dāng)稀釋濃度為1:20的時(shí)候，其能夠測(cè)定的強(qiáng)度相對(duì)更高。由此可知，選取Li2B4O7熔樣，按照1:20的比例對(duì)其進(jìn)行稀釋?zhuān)缓髮H4I和碳酸鋰進(jìn)行適量的添加，能夠測(cè)試出來(lái)最為穩(wěn)定的強(qiáng)度。當(dāng)控制灼燒穩(wěn)定在1050℃，且時(shí)間保持10Min，搖勻后再進(jìn)行檢測(cè)，能夠取得更加穩(wěn)定的檢測(cè)結(jié)果。鐵礦石產(chǎn)品種類(lèi)繁多，具體選用的脫模劑也是不盡相同的。其中對(duì)于釩鈦礦來(lái)說(shuō)，需要添加4滴～6滴的NH4I溶液，而其他類(lèi)型的則需要至少添加該溶液6-8滴。

2.3 工作曲線(xiàn)和基本校正

鐵礦石元素在測(cè)定時(shí)也會(huì)受到礦物效應(yīng)的影響，主要原因在于不同的鐵礦石成品的組分含量以及礦物結(jié)構(gòu)的差異性。特別是采購(gòu)而來(lái)的鐵礦石，其和實(shí)際生產(chǎn)的樣品間的差異就十分顯著。因此為確保得到更為準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果，在進(jìn)行實(shí)際樣品測(cè)試的時(shí)候，需要綜合運(yùn)用化學(xué)滴定法和ICP-AES法等來(lái)對(duì)其中含有的元素進(jìn)行測(cè)定，最終構(gòu)成一個(gè)具備一定梯度且能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)范圍進(jìn)行覆蓋的鐵礦石參考樣品。同時(shí)構(gòu)建鐵礦石樣品中元素強(qiáng)度和含量的校正曲線(xiàn)，借助Luscas-Tooth，Price經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法，來(lái)對(duì)曲線(xiàn)予以校正。具體到實(shí)踐中，為應(yīng)對(duì)多方因素對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的影響，需要定期監(jiān)控高含量和低含量的樣品，從而保障最終檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。

2.4 灼燒減量校正

不同的鐵礦石的結(jié)構(gòu)也不相同，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，其也會(huì)產(chǎn)生不同的灼燒減量。我們知道，當(dāng)將鐵礦石樣品制備成為熔片之后，其成分絕對(duì)量必然恒定，然其相對(duì)量卻會(huì)出現(xiàn)一定的變化，這必然會(huì)對(duì)最終的檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，特別是對(duì)鐵元素的檢出，其影響是顯而易見(jiàn)的。經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)后可知，當(dāng)加大褐鐵礦的灼燒減量，能夠取得更高的檢測(cè)結(jié)果；而釩鈦鐵礦取負(fù)的灼燒減量時(shí)，會(huì)獲得較低的檢測(cè)結(jié)果?？梢?jiàn)，品種不同且含量不同的鐵礦石，在對(duì)其樣品測(cè)試時(shí)，需要按照灼燒量相近的原則來(lái)校正灼燒減量的系數(shù)，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.5 精密度

選取實(shí)驗(yàn)過(guò)程中樣品的部分化學(xué)成分，來(lái)對(duì)其精密度進(jìn)行分析，具體如表2所示。

表2 部分化學(xué)成分的精密度

為測(cè)定該實(shí)驗(yàn)方法的精密度檢測(cè)效果，隨機(jī)將其中一個(gè)樣品進(jìn)行熔融，然后制備成為10個(gè)熔片，運(yùn)用X射線(xiàn)熒光光譜儀來(lái)測(cè)定這10個(gè)熔片的成分含量，收集相關(guān)數(shù)據(jù)后，精準(zhǔn)計(jì)算各個(gè)成分含量的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和t倍標(biāo)準(zhǔn)偏差等。計(jì)算結(jié)果顯示，測(cè)試的各成分的精密度均極好。

2.6 準(zhǔn)確度

綜合運(yùn)用線(xiàn)性回歸法來(lái)對(duì)樣品各組分的測(cè)定值和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行分析，文章利用X射線(xiàn)熒光光譜法來(lái)測(cè)定鐵礦石中的各個(gè)化學(xué)組分，最終得到的測(cè)定結(jié)果如表3所示：

表3 樣品中鐵、硅、磷、鈦、鈣、鎂的測(cè)定結(jié)果

綜上所述，文章利用X射線(xiàn)熒光光譜法來(lái)對(duì)鐵礦石中的化學(xué)成分進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：①該檢測(cè)方法步驟簡(jiǎn)單，檢測(cè)效率較高，能夠快速測(cè)定多個(gè)化學(xué)成分；②該檢測(cè)方法測(cè)試出來(lái)的結(jié)果和化學(xué)法檢測(cè)結(jié)果對(duì)比，無(wú)論是精密度還是準(zhǔn)確度都極佳，完全達(dá)到了檢測(cè)的目的和要求；③該檢測(cè)方法檢測(cè)時(shí)需要添加一定的試劑，而這些試劑均是無(wú)毒無(wú)害試劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，滿(mǎn)足當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的時(shí)代發(fā)展潮流。