劉曉麗,李玉昆,呂銘錦
(甘肅省金昌市金川集團(tuán)股份有限公司檢測中心,甘肅 臨夏 731700)
熔鑄車間主要處理原料為高锍磨浮車間產(chǎn)出的二次鎳精礦、鎳電解產(chǎn)生的鎳殘極,主要任務(wù)是將二次鎳精礦、鎳殘極熔化澆鑄成高硫陽極板,供電解車間做為可溶陽極生產(chǎn)電解鎳。該工藝只是將物料熔化鑄成高硫鎳陽極板,未參與除鐵脫硫的化學(xué)反應(yīng)過程,鎳陽極板含硫高,導(dǎo)致鎳陽極板易碎、鎳殘極率偏高、陽極泥率高以及鎳電解電耗高、電鎳薄厚不均等問題,為了解決這些難題,開展了試驗研究。為配合該項目的檢測工作,需建立《粉末壓片X熒光光譜法測定金屬化陽極板硫》的分析方法,為項目提供及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。
(1)硼酸。
(2)氬甲烷混合氣體:10%甲烷、90%氬氣。
(3)X熒光光譜儀:端窗銠靶X射線管。
(4)KF-3型圓盤粉碎機(jī)。
(5)BP-1壓 樣 機(jī) :壓 力30t, 制 樣 模 具 尺 寸 :34mm×15mm。
1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備
選用若干個各元素含量有一定梯度的金屬化陽極板樣品構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)樣品系列。取原始塊狀試樣100g,預(yù)破碎為1cm~2cm的小塊,放入圓盤粉碎機(jī)(4),研磨60s,取出,過150目篩,將篩上物放入圓盤粉碎機(jī)(4),研磨60s,取出,過150目篩,將兩次的篩下物混勻,裝袋,保存。取5g制備好的試料放入專用制樣模具中,用硼酸(1)鑲邊墊底,于半自動制樣機(jī)(5)上,在30t的壓力下制成直徑34mm的圓形樣片,要求樣品照射面積應(yīng)平整均勻,無裂痕,于X射線熒光光譜儀上按照表2儀器工作條件,測定樣品熒光強(qiáng)度。
1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品定值
用化學(xué)法測定制備好的金屬化陽極板標(biāo)準(zhǔn)樣品各組分含量作為標(biāo)準(zhǔn)值。定值采用的方法燃燒容量法。
1.2.3 工作曲線的繪制
將壓制好的標(biāo)準(zhǔn)樣片置于X熒光光譜儀進(jìn)樣盒中,選用工作參數(shù)進(jìn)行測量,以標(biāo)準(zhǔn)樣品各組分含量為橫坐標(biāo),以各組測量的強(qiáng)度(Kcps)為縱坐標(biāo)繪制工作曲線。
樣品在取樣過程中,一般采取兩種方式,一種為在熔體內(nèi)采用取樣勺取樣,放置片刻送檢的樣品稱為熱樣,另一種為熔體吹煉后,采用模具鑄成一定重量的板子,環(huán)冷48小時后送檢的樣品稱為冷樣,冷樣與熱樣,晶體會發(fā)生一定的變化。采樣方式不同,樣品的結(jié)果有差異。選用熱樣采樣方式進(jìn)行采樣。
樣品在破碎前,須稱取一定的塊狀樣品進(jìn)行破碎。稱取約30g、50g、80g、100g、150g和200g樣品進(jìn)行破碎,樣品用量不同,測量強(qiáng)度有差異,選用樣品用量為100g。
X射線熒光光譜法是冶煉中控化學(xué)成分測定的常用檢測儀器,為了保證樣品的代表性,須將爐前取到的塊狀金屬化陽極板破碎、研磨并通過一定孔徑的網(wǎng)篩,制備成一定粒徑的粉末,最后通過粉末壓片制成樣片進(jìn)行X射線熒光光譜測定。由于該樣品的金屬化程度極高,樣品經(jīng)圓盤粉碎機(jī)研磨后,有大量的篩上物存在,為了保證樣品的代表性,進(jìn)行了研磨時間的試驗。隨著磨樣時間的增加,樣品的強(qiáng)度變化較大,磨樣時間為60s時,樣品各元素的熒光強(qiáng)度明顯偏低,磨樣時間在120s~240s時,樣品各元素的熒光強(qiáng)度趨于平穩(wěn),兼顧分析靈敏度和分析效率兩個方面的因素,選擇磨樣時間為120s。
壓片制樣對樣品的粒度有一定的要求,粒度太大,礦物效應(yīng)明顯;粒度太小,分析時間延長。為確定樣品合適的粒度,分別使樣品過不同孔徑的實驗篩,隨著樣品粒度變細(xì),各元素的熒光計數(shù)率逐漸增加,各元素含量在粒度120目~200目粒度范圍內(nèi)各組分檢測含量趨于穩(wěn)定。因此,確定金屬化陽極板樣品過150目篩后壓片制樣。
圖2 硫校正后工作曲線
在曲線繪制過程中,硫的工作曲線線性差,如圖1曲線的計算結(jié)果與化學(xué)值相差較遠(yuǎn),須采用基體校正法進(jìn)行校正。
圖1 硫校正前工作曲線
基體校正系數(shù)是根據(jù)共存元素的強(qiáng)度改變時,被測元素理論強(qiáng)度的變化進(jìn)行計算。分別采用銅、鐵、鈷、鎳元素的強(qiáng)度變化對硫元素進(jìn)行基體校正,只有采用鎳元素的強(qiáng)度變化對硫元素進(jìn)行基體校正時,X熒光法的結(jié)果與化學(xué)法吻合,其它元素校正結(jié)果均不理想,因此,選擇采用鎳基體校正消除基體干擾。
選取金屬化陽極板3個,對樣品中的硫進(jìn)行11次測定,硫的RSD在0.68%~1.17%之間,精密度良好,滿足分析要求。
為了驗證方法的準(zhǔn)確性,對X熒光光譜法和化學(xué)法進(jìn)行了方法對照,繪制了各元素折線比對圖。兩種方法結(jié)果相吻合,滿足分析要求。
圖3 硫結(jié)果比對折線圖
本文采用粉末壓片法,建立了波長色散X熒光光譜法測定金屬化陽極板中的硫的分析方法。硫采用經(jīng)驗系數(shù)法和鎳基體校正法繪制工作曲線,消除基體干擾。進(jìn)行了精密度和方法比對試驗,滿足分析要求。該技術(shù)具有投資低、操作簡單、運(yùn)行成本低、環(huán)境友好等特點(diǎn),實現(xiàn)了檢測智能化、自動化技術(shù)的進(jìn)步。