X射线荧光光谱法测定铁矿石中有害元素含量的方法
【专利摘要】本发明涉及一种X射线荧光光谱法测定铁矿石中有害元素含量的方法，先选取铁矿石标准样品和基准物质配制系列标准样品，再将标准样品与氧化剂、脱模剂混合后转移至铂黄坩埚中，高温熔融后制成玻璃片，即可得到校准样品；用X射线荧光光谱仪进行对校准样品中As、Pb、Zn和Cu元素的强度进行测定，制作校准曲线；将与校准样片同样制作方法制成的测试样片放入X射线荧光光谱仪中，并用校准样品建立X射线荧光光谱法的校准曲线进行测量，获得样品中As、Pb、Zn和Cu元素的含量，实现测定铁矿石中As、Pb、Zn和Cu的含量同时，对SiO2、CaO、MgO、Al2O3、TiO2和P等主量元素的含量进行测定。
【专利说明】X射线荧光光谱法测定铁矿石中有害元素含量的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金工业的化学分析方法，特别是一种采用X射线荧光光谱法快速准确测定铁矿石中有害元素含量的方法，具体的，有害元素指As、Pb、Zn和Cu。
【背景技术】
[0002]铁矿石是钢铁生产企业的重要原材料，主要用于高炉冶炼生铁。目前，用于炼铁的主要有磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)褐铁矿(2Fe203.3H20)和菱铁矿(FeCO3)等。
[0003]铁矿石中As、Pb、Zn和Cu等有害杂质元素，不仅直接影响高炉冶炼效果，缩短高炉的寿命，同时还会影响后续钢材轧制和焊接性能，从而影响钢材的质量。因此，铁矿石冶炼时，须严格控制入炉原料的As、Pb、Zn和Cu的量。
[0004]铁矿石中As、Pb、Zn和Cu化学成分测定一般采用化学分析方法或原子吸收光谱法分别测定。而这两种分析方法普遍存在的缺陷是:不能多元素同时测定，只能单个元素分析，操作繁琐，溶样手续繁杂，分析周期长。同时用到大量的化学试剂，对环境造成一定的污染。因此，导致不能及时了解和掌握炼铁高炉的实时炉况，难以满足高炉生产的需求。同时，由于铁矿石种类繁多，常有硫化物和硫酸盐等伴生物形成复杂的矿物结构，且铁矿石产地不同，且组成及结晶形态差异验证，导致制备的样品存在验证的粒度效应和矿物效应，导致传统的化学分析或原子吸收光谱法分析存在较大的分析偏差。
[0005]X射线荧光光谱(XRF)分析法是一种重要的化学成分析手段，具有快速、简便、准确，分析元素多，测定的含量范围宽，精度高等优点，能同时测定样品中主次量元素及微量杂质元素。因X射线荧光光谱分析是一种表面分析方法，分析深度只有几个微米，因此对于粉末分析，X射线的强度可能随样品粒度和样品的不均匀性而变化，这个现象是粒度效应。X射线的强度随分析组分的化学结构和矿物晶体形态不同而变化的现象称为矿物效应。这两个效应可通过熔融法制成玻璃片来消除。
[0006]熔融法是将氧化物粉末样品与熔剂(例如四硼酸锂)以一定的比例放入钼金坩埚内，于1000?1300°C内某一定固定温度下熔融，冷却熔融体即制得玻璃片的方法，称为熔融法。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种通过高稀释比熔融制样后，用X射线荧光光谱法测定铁矿石中As、Pb、Zn和Cu的含量的方法。
[0008]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0009]—种X射线突光光谱法测定铁矿石中有害兀素含量的方法,先选取铁矿石标准样品和基准物质，按一定比例配制成具有一定梯度和含量范围的系列标准样品，再将标准样品与氧化剂、脱模剂混合后转移至钼黄坩埚中，高温熔融后制成玻璃片，即可得到校准样品；用X射线荧光光谱仪进行对校准样品中As、Pb、Zn和Cu元素的强度进行测定，根据强度与含量确定线性关系，制作校准曲线；将与校准样片同样制作方法制成的测试样片放入X射线荧光光谱仪中，并用校准样品建立X射线荧光光谱法的校准曲线进行测量，即可获得样品中As、Pb、Zn和Cu元素的含量。
[0010]作为本方案的优选方案:所述熔剂用无水四硼酸锂，所述氧化剂为硝酸钠，所述脱模剂为溴化铵。
[0011]作为本方案的优选方案:所述标准样品与熔剂的比例为1:16。
[0012]作为本方案的优选方案:熔融时设置为1150°C，时长15min。
[0013]本发明的有益效果在于:本发明优于传统的化学分析方法或原子吸收光谱法分析；同时该方法又可以作为 IS09516-1-2003、GB/T6730.62-2005 和 SN/T0832-1999 的一个补充，在测定As、Pb、Zn和Cu的含量同时，可对铁矿石中Si02、Ca0、Mg0、Al203、Ti02和P等主量元素的含量进行测定。本方法克服了样品粒度效应和矿物效应，同时降低了基体的吸收-增强效应，使得制成的玻璃样片中元素分布均匀，可长期保存。同时，操作方法简单，安全，样片制备时间短，并可长期保存。因此，本方法可节省大量的试验材料，大大缩短检测周期，解放劳动力，提高工作效率。且除对钼黄坩锅有微小的腐蚀和少量的试剂材料消耗外，几乎没有其它消耗，避免了化学分析时大量的化学试剂废液对环境造成的污染。同时本发明的实施，为铁矿石冶炼时高炉的实时炉况控制及后续钢材的轧制提供了有益的帮助。
【具体实施方式】
[0014]下面通过对实施例的描述，本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0015]一种采用X射线荧光光谱法测定铁矿石中有害元素As、Pb、Zn和Cu含量的方法主要包括以下步骤:
[0016](I)校准样品的选择:
[0017]选择铁矿石标准样品和基准物质，按一定比例配制成具有一定梯度和含量范围的系列校准样品。
[0018](2)试样和校准样品的制备:
[0019]采用无水四硼酸锂作熔剂，硝酸钠作氧化剂，溴化铵作脱模剂，试样和熔剂的稀释比为1:16;准确称取试样和熔剂于称量皿中，加入一定量的氧化剂，充分混匀后，转入钼-黄i甘祸中，并加入一定量的脱模剂；放入熔样机上，于1150°C熔融15min后制成玻璃样品。脱模、冷却后，放入干燥器中待测。
[0020](3)校准曲线制作:
[0021]用表I配制的系列校准样品，按步骤(2)制备成玻璃样片，在X射线荧光光谱仪上进行条件试验，选择合适的晶体、准直器、电压和电流、2 Θ及脉冲高度分布等，以选择仪器最佳的分析条件。用X射线荧光光谱仪测定12个校准样品的荧光强度，通过谱线重叠和基体效应校正后，根据强度与含量确定线性关系，进行线性回归，制作出校准曲线，并保存在计算机的定量分析软件中。
[0022](4)测量:
[0023]将制备成的测试样片放入X射线突光光谱仪中，应用标准样片建立X射线突光光谱法的工作曲线进行测量，经X射线荧光光谱仪检测后，自动计算出样品中As、Pb、Zn和Cu元素的含量。
[0024]实施例1、一种X射线荧光光谱法测定铁矿石中有害元素As、Pb、Zn和Cu含量的方法:第一步，校准样品的选择:
[0025]选择7个铁矿石标准样品，并用铁矿石标准样品添加基准物质，按一定比例配制成具有一定梯度制成5个合成标样，组成校准样品系列。系列校准样品如下表1所示，各元素的含量分布如下表2所示。
[0026]表1校准样品系列
[0027]
【权利要求】
1.一种X射线突光光谱法测定铁矿石中有害兀素含量的方法,其特征在于:先选取铁矿石标准样品和基准物质，配制成系列标准样品，再将标准样品与氧化剂、脱模剂混合后转移至钼黄坩埚中，高温熔融后制成玻璃片，即可得到校准样品；用X射线荧光光谱仪进行对校准样品中As、Pb、Zn和Cu元素的强度进行测定，根据强度与含量确定线性关系，制作校准曲线；将与校准样片同样制作方法制成的测试样片放入X射线荧光光谱仪中，并用校准样品建立X射线荧光光谱法的校准曲线进行测量，即可获得样品中As、Pb、Zn和Cu元素的含量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述熔剂用无水四硼酸锂，所述氧化剂为硝酸钠，所述脱模剂为溴化铵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述标准样品与熔剂的比例为1:16。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:熔融时设置为1150°C，时长15min。
【文档编号】G01N23/223GK103743769SQ201310752185
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】宋祖峰, 阚斌, 陆尹, 徐洁 申请人:马钢(集团)控股有限公司, 马鞍山钢铁股份有限公司