王雁雁，李長春，錢慶長，謝 鵬

（1. 銅陵有色金屬集團股份有限公司金冠銅業(yè)分公司 安徽 銅陵 244100；2.銅陵有色金屬集團控股有限公司技術中心 安徽 銅陵 244000）

1 引言

X熒光分析具有快速簡便、準確度高、分析范圍廣等特點，該分析技術已廣泛應用且相當成熟。作為與之配套的樣品制備方法也是多種多樣。常規(guī)粉末樣品制備方法有以下兩種：一種是熔融法［1］。熔融法是應用較多的一種制樣方法，它較好地消除了顆粒度效應和礦物效應的影響。但熔融法也有明顯的缺點：一是因樣品被熔劑稀釋和吸收，使輕元素（特別是S、Si等）的測量強度減小，導致分析結果偏低；二是制樣復雜，耗費時間長，不能滿足工業(yè)生產中控制分析對速度的要求；三是成本比較高，需要專用的熔融爐、專用熔劑，電能消耗大。另一種是粉末壓片法［2］。粉末壓片法的優(yōu)點是簡單、快速、經濟，在分析工作量大、分析精度要求不太高時應用。其中，粉末壓片法有粉末直接壓片［3］、粉末稀釋壓片［4］、用粘結劑襯底［5］和鑲邊等方法。粉末直接壓片最為方便，但不適用于粘性差的樣品；粉末稀釋壓片、用粘結劑襯底和鑲邊等方法適用性較廣，但操作較麻煩，還需用到其他試劑。

上述每種粉末樣品制備技術都有優(yōu)缺點，但沒有一種方便、快捷、經濟，同時又能有效解決生產中一些粘性差，分析面易開裂、易脫落或不易烘干含揮發(fā)組分粉末樣品的新型壓片方法。通過實驗研究，本文提供了一種方便快捷又經濟實惠的XRF粉末樣品的制備方法，在實際生產中非常實用，從根本上解決了上述特定樣品的壓片問題。

2 試驗部分

2.1 儀器設備

XRF-1800型波長色散X熒光光譜儀（日本島津公司）；ZHY-601B壓樣機（北京眾合創(chuàng)業(yè)科技發(fā)展有限公司）；FTFS-180型密封式化驗制樣粉碎機（浙江福特機械制造有限公司）；101A-2型鼓風干燥箱（上海實研電爐有限公司）。

2.2 樣品及材料

選用渣選尾礦、熔煉爐渣等為樣品并預先烘干，冷卻后在制樣粉碎機中打磨1min，制成待分析粉末樣品。

試驗材料包括XRF聚丙烯膜、鐵蓋、鋁蓋、塑料環(huán)，材料規(guī)格如表1、表2。

表1 XRF聚丙烯膜型號

表2 壓樣模具規(guī)格

2.3 實驗過程

2.3.1 采用鋁（鐵）蓋襯底直接粉末壓樣

將裝滿渣選尾礦樣品的鋁（鐵）蓋倒扣在壓樣模具上，采用400kN壓力一次加壓成型，保壓20s，得到待分析樣片。

2.3.2 采用鋁（鐵）蓋結合XRF聚丙烯膜壓樣

壓樣方式一：將裝滿渣選尾礦樣品的鋁（鐵）蓋倒扣在壓樣模具上，采用400kN壓力一次加壓成型，保壓20s，再將一層3.6μm厚XRF聚丙烯膜覆蓋在樣片分析面上，得到待分析樣片。

壓樣方式二：先在模具上鋪上一層3.6μm厚XRF聚丙烯膜，然后往鋁（鐵）蓋中加入渣選尾礦樣品至與鋁（鐵）蓋頂端平齊，倒扣在放有XRF聚丙烯膜的壓樣機模具上，采用400kN壓力一次加壓成型，保壓20s，得到待分析樣片。

壓樣方式三：先在模具上鋪上一層3.6μm厚XRF聚丙烯膜，然后放上塑料環(huán)，再往塑料環(huán)中加入渣選尾礦樣品至與塑料環(huán)頂端平齊，放到壓樣機模具上，采用400kN壓力一次加壓成型，保壓20s，得到待分析樣片，將襯有XRF聚丙烯膜的一面作為分析面，樣品的另一個面可用50mm×50mm的透明膠帶粘上。采用同樣的壓樣條件，再分別選用2.5μm、6μm、12μm厚XRF聚丙烯膜進行試驗。

3 試驗效果分析

3.1 壓樣模具的選擇

試驗過程分別采用鋁蓋、鐵蓋、塑料環(huán)三種模具結合XRF聚丙烯膜壓片。由表3可知，塑料環(huán)結合XRF聚丙烯膜壓片是最理想的壓樣方式。

表3 不同模具壓樣效果

根據表3的壓片效果可知，鋁蓋結合XRF聚丙烯膜的效果一般，樣片中間部位平整，邊緣處碎裂，鋁蓋與XRF聚丙烯膜結合處有粉末脫落，樣片不具備分析條件；鐵蓋結合XRF聚丙烯膜的效果較差，樣片中間部位平整，邊緣處開裂，有粉末脫落情況嚴重，樣片不具備分析條件；塑料環(huán)結合XRF聚丙烯膜的效果很好，整個樣片表面都很平整、光滑、無開裂，邊緣處無粉末掉落現(xiàn)象，塑料環(huán)模具與物料及XRF聚丙烯膜完美結合無縫隙，樣片具備分析條件。

3.2 不同厚度XRF聚丙烯膜壓片熒光強度衰減情況

由于熒光強度跟樣品中元素濃度呈正相關關系，故本文采用濃度代替熒光強度來描述熒光強度衰減情況。由表4可知，根據聚丙烯膜與塑料環(huán)邊緣貼合程度可得出，使用6μm和12μm的聚丙烯膜在熔煉爐渣樣品中壓片后會出現(xiàn)局部鼓泡，不能分析的現(xiàn)象；使用12μm的聚丙烯膜在渣選尾礦樣品中壓片后會出現(xiàn)局部鼓泡，不能分析的現(xiàn)象。

表4 不同厚度XRF聚丙烯膜壓片熒光強度衰減表

結合表4及圖1、圖2的熒光強度衰減數(shù)據看出，熔煉爐渣和渣選尾礦中的各檢測元素強度均有不同程度的衰減，其中熔煉爐渣中Cu、Pb、Zn、As、S強度衰減不明顯，F(xiàn)e、SiO2的強度隨著聚丙烯膜厚度增加衰減程度逐漸增大。渣選尾礦中Cu、As強度衰減不明顯，F(xiàn)e的強度隨著聚丙烯膜厚度增加衰減程度逐漸增大，在使用3.6μm膜厚的XRF聚丙烯膜時其衰減程度已達到30%。試驗結果說明：在使用塑料環(huán)和樣品及XRF聚丙烯膜的壓片方式后，熒光分析時會對部分元素的強度產生衰減，但對于這種元素強度衰減的情況，可通過在同一條件下制備標準試料片進行校正消除。

圖1 熔煉爐渣檢測元素強度衰減圖

圖2 渣選尾礦檢測元素強度衰減圖

3.3 XRF聚丙烯膜厚度的選擇

采用不同厚度XRF聚丙烯膜進行試驗并觀察熒光強度衰減情況，厚度為2.5μm、3.6μm的聚丙烯膜壓樣效果都不錯，但XRF聚丙烯膜的厚度越薄價格越貴，為節(jié)省成本，選擇厚度3.6μm的XRF聚丙烯膜作為日常分析使用經濟合理。

3.4 塑料環(huán)高度選擇

通過采用4.0mm、5.0mm兩種高度規(guī)格塑料環(huán)進行試驗，由于4.0mm高塑料環(huán)裝樣量稍有些偏少，塑料環(huán)與樣片接觸處偶爾會因為塑料環(huán)應力變形而出現(xiàn)分離現(xiàn)象，故采用5.0mm高塑料環(huán)壓樣較為適宜。

3.5 適應樣品種類的選擇

通過試驗可知，3.6μm厚的XRF聚丙烯膜結合5.0mm高塑料環(huán)壓樣，能解決兩類典型樣品在粉末壓片中的壓片困難問題，一類是渣尾礦、爐渣、原礦等銅含量低、黏度差的樣品；另一類是煙灰、砷濾餅等含酸類易揮發(fā)的樣品。

3.6 方法的準確度

采用XRF聚丙烯膜結合塑料環(huán)壓片后建立標準工作曲線［6］，未知樣分析結果與化學分析結果對照如表5所示。

表5 X熒光分析與化學分析結果對照表

從表5中可以看出：化學分析和X熒光分析對5個未知含量的樣品元素檢測含量結果較吻合。以生產控制過程中最關注的元素為例：Cu含量差值最大僅為0.05%、Fe含量差值最大僅為0.30%、SiO2含量差值最大僅為0.30%，均在生產要求的誤差范圍內。結果表明：該方法檢測的準確度較高。

4 試驗結論

用3.6μm厚的XRF聚丙烯膜結合5.0mm高塑料環(huán)使用在粉末樣品的壓片中，取得了很好的效果，特別是對于熔煉爐渣、渣選尾礦等黏度較差的樣品和煙灰等含酸易揮發(fā)的樣品。此壓片方法從根本上解決了這部分樣品因為黏度較差而難以壓片或樣品含酸腐蝕X熒光分光晶體以及無法保證分析腔真空度，從而導致儀器不能正常檢測。實驗表明：采用XRF聚丙烯膜結合塑料環(huán)壓片建立的工作曲線線性良好，分析結果與化學法較吻合，適合于X熒光日常分析。

5 結語

本文采用塑料環(huán)壓樣，在塑料環(huán)底部襯上一層XRF聚丙烯膜，壓樣片成品致密、平整、光滑，在X熒光分析抽真空時樣片不會開裂、不會脫落粉末，不會污染真空室；含酸樣品也不會因為射線照射而揮發(fā)含酸組分導致分光晶體腐蝕。因此，XRF聚丙烯膜結合塑料環(huán)壓片大大降低了真空室的清理頻率，減少了X熒光儀的維護、維修頻率，降低了儀器的故障率，從而降低成本。此外，該壓片方法延長了儀器的穩(wěn)定性（漂移周期）和使用壽命。更重要的是，通過創(chuàng)新制樣方法，對于常規(guī)壓樣方式無法檢測的樣品，也能準確快速地檢測。