镁铝铬质耐火材料的X射线荧光光谱分析

理化检验-化学分册P TCA(PAR T B:C H EM.ANAL.)2005年第41卷9工作简报

镁铝铬质耐火材料的X射线荧光光谱分析

宋祖峰,阚　斌,陈　健

(马钢技术中心,马鞍山243000)

摘　要:将XRFS法应用于Mg2Al2Cr耐火材料中10元素(包括主成分及微量组分)的同时测定。对分解试样的熔剂作了系统研究,发现以1∶1混合的四硼酸锂和偏硼酸锂具有最佳熔融效果,所得熔块光滑透明而均匀。选定的熔融温度和时间为1150℃和15min。试样和熔剂的质量比以1∶8为好,所得试样在熔剂中的分散度(浓度)适当,可同时适合试样中高、低含量组分的测定,采用熔融法分解试样的方法有效地消除了试样的粒度效应。对仪器工作条件(包括X2光管的电流及电压、分光晶体的选用等)进行了试验并选定最佳条件,使各元素测定所要求的灵敏度和准确度得到满足。此外,采用理论α系数校正法克服了基体吸收及增强效应。用4个标准样品按所提出的方法进行分析,以考核方法的精密度和准确度。10元素的测定结果与其标准值完全相符。

关键词:XRFS;Mg2Al2Cr耐火材料;混合熔剂

中图分类号:O657 文献标识码:A 文章编号:100124020(2005)0920648203

XRFS ANAL YSIS O F Mg2Al2Cr R EFRAC TORIES

SONG Zu2feng,KAN Bin,CHEN Jian

(Technolog y Cent re,M a′anshan I ron and S teel Co.L t d.,M a′anshan243000,China)

Abstract:XRFS was applied to the simultaneous determination of10components(including major and minor elements and also elements of micro quantities)in Mg2Al2Cr ref ractories.By a thorough study on the choice of flux,

a mixture of lithium tetraborate(Li2B4O7)and lithium metaborate(LiBO2)in the ratio of1to1was found to be the

best mixed flux for the dissolution of Mg2Al2Cr ref ractory samples(1g)by giving a smooth,transparent and homogeneous melt.The temperature and time of f usion of sample chosen were1150℃and15min.The mass ratio of sample to flux was chosen as1to8,the concentration of which was proved to be suitable for the XRFS determination of both components of macro and micro amounts.The granularity effect in the analysis was eliminated by the fusion method of sample2dissolution.The working conditions of the instrument(including voltage and current of the X2ray tube,the spectroscopic crystal used and etc)were also studied and optimized to meet with the requirements of sensitivity and accuracy of determination.Furthermore,the effects of matrix absorption and enhancement were overcome by correction with the theoraticalα2coefficient.The proposed method was tested for its accuracy and precision by analyzing4standard samples,and the results obtained were in good conformity with the standard values.

K eyw ords:XRFS;Mg2Al2Cr ref ractory;Mixed flux

镁铝铬质耐火材料是冶金工业重要的耐火材料之一,是高温工业窑炉必不可少的内衬材料,其制成品在冶金和水泥行业广泛应用。传统的镁铝铬质耐火材料的化学成分的测定一般采用湿法化学法、原

收稿日期:2004212213

作者简介:宋祖峰(1975-),男,安徽无为人,工程师,主要从事　大型仪器应用培训、功能开发和质量管理工作。子吸收光谱法和分光光度法等。由于大部分镁铝铬质耐火材料制品和原料不被酸溶解,化学分析试样处理繁琐,大多需要分离干扰元素,分离速度慢,成本高。对于镁含量超过95%的试样,要对7种杂质元素进行分析,扣杂质以确定主量镁的含量,在日常分析中,手续繁琐,效率低。

本文研究了用X荧光光谱仪分析镁铝铬质耐

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火材料的方法[1～3],针对试样熔点高的特点,选用四硼酸锂和偏硼酸锂混合熔剂高温熔融制样[4,5],配制合适的标准系列,用理论α系数及经验系数相结合校正元素间的吸收2增强效应,元素的含量跨度较大,用标准样品验证,各组分定量分析结果满意。

1　试验部分

1.1　仪器与试剂

PW1480/10顺序式X射线荧光光谱仪,侧窗铑钯X光管。

HA G12/1500自动熔融机

溴化铵溶液:200g・L-1

P10气体(90%氩气+10%甲烷)

1.2　分析条件

镁铝铬质耐火材料一般要分析10余种元素,主元素镁的含量范围很宽,从x x%～90%。某些低含量元素如锰、磷的浓度在0.00x～0.0x%。为使低含量的元素得到尽可能高的计数强度,保证测定的灵敏度,使高含量元素不因计数强度太高而漏计,对各元素的分析条件进行了选择,分析条件见表1。采用真空光路,<25mm金罩,Kα谱线,电压为40kV,探测器为FL,电流除磷为70mA外,其余均为60mA。

表1　仪器工作条件

T ab.1　Working conditions of the instrument

被测元素Determined element 准直器

Collimator

晶体

Crystal

角度

Angle

2θ

下电平

Upper

lever

上电平

Lower

lever

测定时间

Time of

determination

(t/s)

Fe Fine LiF20057.5167816

Si Fine PE108.92257820

Al Fine PE144.84257620

Ca Fine LiF200113.14257516

Mg Coarse PX122.28258520

Mn Fine LiF20062.98147816

Ti Fine LiF20086.16107510

K Fine LiF200136.66257516

Cr Fine LiF20069.35127520

P Coarse GE140.92257520

1.3　试样制备

称取四硼酸锂4.0000g和偏硼酸锂4.0000g 充分混匀后,称取试样1.0000g于称量皿中,盖上盖子摇动使之混合均匀,转入铂金坩埚中,滴加10滴200g・L-1溴化铵溶液,将铂金坩埚置于自动熔融机上,启动摇动装置,于1150℃熔融20min,使熔融物混匀并赶走部分气泡。熔融结束后,用铂坩埚夹起红热的坩埚迅速倾动赶走余下的气泡,自然冷却,样片与坩埚剥离,取出,编号,置于干燥器中待测。某些样品难融,可以重融1～2次。也可用高温箱式电阻炉熔融制样,制好试样放入干燥器中以备测定。

2　结果与讨论

2.1　基体吸收增强效应校正

由于测定的主元素含量变化较大,按样品和熔剂的质量比为1∶8的稀释比熔融,降低了基体效应。方法中采用飞利浦数学模式、理论α系数进行校正,其基体效应可以降到最低。按式(1)计算:

C i=

D i+

E i×R i×(1+∑

n

j=1

a ij C j)(1) 式中,C i为元素i的浓度;D i为X轴上的截距;

E i为校准曲线的斜率倒数;R i为测量的净计数率;

a ij为元素j对i影响的干扰系数;C j为元素j的浓度。

2.2　标准样品的选择

由于镁铝铬质耐火材料没有现成国家标准样品,通过选取8个部级、国家级镁质、镁铬质、铝质耐火材料标准样品。这些标样中,有些元素数据不全,有些元素浓度没有梯度。试验采用选定的标准样品按一定比例配制了数个合成标样,标准工作曲线测定元素范围见表2。

表2　标准工作曲线范围w(%) T ab.2　Content range covered by the stand ard w orking curves

组分

Component

含量范围

Content range

组分

Component

含量范围

Content range MgO30.00～98.00P2O50.05～0.20

SiO20.10～10.00MnO0.050～0.50

CaO0.10～15.00TiO20.05～0.50

Al2O30.10～10.00K2O0.05～0.50

Fe2O30.10～15.00Cr2O30.10～15.00 2.3　熔剂及熔剂比例的选择

由于镁铝铬质耐火材料的熔点高,属难熔试样,在熔融制样时,增大稀释比,低含量组分计数不足,采用低稀释比,试样熔融时间过长且难熔。如果用单一四硼酸锂熔剂,样品不能完全熔融,样片制备非常困难。采用混合溶剂,可降低熔点,不仅试样制备便利,而且试样熔解完全。试验了硼酸+偏硼酸锂、硼酸+碳酸锂、四硼酸锂+偏硼酸锂等不同的混合熔剂,结果发现四硼酸锂+偏硼酸锂混合熔剂效果

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