一种x荧光检测石英砂中杂质含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及检测方法领域，尤其涉及一种X荧光检测石英砂中杂质含量的方法。
【背景技术】
[0002] 在玻璃产品的生产中，通常需要对大批量的石英砂样品进行杂质检测。目前常用 的杂质分析方法是先用氢氟酸将石英砂在电炉上溶解，使产生的氟化硅挥发干净，然后用 焦硫酸钾熔融残留物，再以1:1的盐酸溶液转移至容量瓶中定容，制备成溶液用电感耦合等 离子光谱发生仪(ICP)测试。该方法虽然可以精确地测得含量比较低的杂质量，但是由于样 品处理过程复杂，且需要用到氢氟酸等有害化学药品，从时效性和环保角度来说都不理想， 不能满足生产中多批次快速检测的需要。而荧光分析法本身具有高效和简便的特点，只要 建立好工作曲线就可以进行快速批量测试，但对于多种低含量尤其是含量低于lOOppm的杂 质成份来说，在制作标准样品时存在着瓶颈，导致所建荧光工作曲线的误差较大，最终测试 结果不准确。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种分析时间短、准确度高、重复性好、且没有化学污染的X 荧光检测石英砂中杂质含量的方法，以解决现有技术存在的问题。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供一种X荧光检测石英砂中杂质含量的方法，其特征 在于，该方法包括以下步骤：（1)设计标准样片组成，量取纯度不低于99.9%的Si0 2和杂质 标准物质进行混合，加入熔剂和脱模剂，熔样制得至少3个标准样品片，其特征在于，以所述 S i 〇2和杂质标准物质的总量计，含量在0.05-0.3质量％的杂质以固态标准物质和/或液态 标准物质的形式加入，含量在〇. 001-0.05质量％的杂质以液态标准物质的形式加入；（2)用 X荧光光谱仪测定步骤（1)所制得的标准样品片，建立标准工作曲线；（3)将待测石英砂、熔 剂和脱模剂混合均匀并熔样，得到待测样品片；（4)在与步骤(2)相同的X荧光光谱仪测试条 件下，检测步骤(3)所制待测样品片，依据步骤(2)所建立的标准工作曲线得出石英砂中杂 质含量。
[0005] 优选地，所述标准物质的混合物或石英砂、熔剂和脱模剂的质量比为1:(3-6): (0.2-0.8)〇
[0006] 优选地，所述步骤(1)中的所述标准样品片为3-8个。
[0007] 优选地，所述熔剂为偏硼酸锂和/或四硼酸锂。进一步优选地，所述熔剂为偏硼酸 锂和四硼酸锂的混合物，所述偏硼酸锂和所述四硼酸锂的质量比为1: (1-5)。
[0008] 优选地，所述脱模剂为浓度在200-350mg/mL的碘化铵水溶液。
[0009]优选地，所述熔样的温度为1150°C-1250°C，所述熔样的时间为15-20分钟。
[0010] 优选地，所述杂质为选自Al2〇3、Na2〇、K2〇和Fe2〇3中的至少一种。
[0011]优选地，所述步骤（1)中标准样品片制备过程中，先将纯度不低于99.99%的Si〇2、 固态标准物质与熔剂于坩埚中混合，然后再加入液态标准物质。
[0012] 与现有技术相比，本发明提供的一种X荧光检测石英砂中杂质含量的方法具有如 下优点：
[0013] 1、测试结果准确度较高，样品前处理过程简单，所用试剂少，减少了实验过程中的 损失和添加试剂带来的杂质干扰，同时，由于本方法制作标准样品时对低含量的标准物质 用到了液态单标，进一步提高了准确度；
[0014] 2、测定范围广，制作标准样品时，高含量杂质能用分析天平直接称取的可以加固 态标准物质，而低含量不易直接称量的可将标准物质稀释后加大称量倍数，更低含量的杂 质则用移液器加入液态单元素标准物质，适用于多种不同范围杂质含量的石英砂中杂质的 测定，对其他材料成份的荧光检测也具备借鉴意义；
[0015] 3、操作简便、快速，测得结果偏差小，适用于生产中多批次快速测定。
[0016] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0017] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0018] 图1为本发明实施例1的Fe2〇3含量工作曲线图。
[0019]图2为本发明实施例1的Na20含量工作曲线图。
[0020]图3为本发明实施例1的K20含量工作曲线图。
[0021]图4为本发明实施例1的Α12〇3含量工作曲线图。
[0022]图5为本发明实施例2的Fe203含量工作曲线图。
[0023]图6为本发明实施例2的Na20含量工作曲线图。
[0024]图7为本发明实施例2的K20含量工作曲线图。
[0025]图8为本发明实施例2的Α12〇3含量工作曲线图。
[0026]图9为本发明实施例3的Fe203含量工作曲线图。
[0027]图10为本发明实施例3的Na20含量工作曲线图。
[0028]图11为本发明实施例3的K20含量工作曲线图。
[0029]图12为本发明实施例3的Α12〇3含量工作曲线图。
【具体实施方式】
[0030] 以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0031] 本发明提供一种X荧光检测石英砂中杂质含量的方法，其特征在于，该方法包括以 下步骤：（1)设计标准样片组成，量取纯度不低于99.99%的Si0 2和石英砂中各杂质标准物 质进行混合，加入熔剂和脱模剂，熔样制得至少3个标准样品片，其特征在于，以所述Si0 2和 石英砂中各杂质标准物质的总量计，含量在〇. 〇5-〇. 3质量％的杂质以固态标准物质和/或 液态标准物质的形式加入，含量在0.001-0.05质量％的杂质以液态标准物质的形式加入； (2)用X荧光光谱仪测定步骤（1)所制得的标准样品片，建立标准工作曲线；（3)将待测石英 砂、熔剂和脱模剂混合均匀并熔样，得到待测样品片；（4)在与步骤(2)相同的X荧光光谱仪 测试条件下，检测步骤(3)所制待测样品片，依据步骤(2)所建立的标准工作曲线得出石英 砂中杂质含量。
[0032]根据本发明，由于石英砂中杂质含量较低，因此可以分别选用固态标准物质和液 态标准物质的形式配制标准样品片。当加入含量在〇. 05-0.3质量％的不易于分析天平直接 称量的固体标准物质时，先用固态标准物质与纯度不低于99.99 %的Si02与按1: η的比例混 合，再按aX(l+n)计算出固态标准物质与Si02混合物的投料量，其中，a为以标准样品片的 总量计时，固态标准物质在其含量为〇. 05~0.03质量％时的实际投料量，η为5-20。
[0033]当加入含量在0.001-0.05质量％不宜直接称量也不宜稀释后放大倍数称量的杂 质标准物质时，采用液态单元素标准物质作为杂质标准物质更为精确，配制时采用移液器， 其中，所述液态单元素标准物质的浓度为1 OOOppm，所述移液器精确到lyL。
[0034]根据本发明，所述石英砂或标准物质的混合物、熔剂和脱模剂的投料量可以按本 领域技术人员进行X荧光光谱法测试时的常规比例配制，优选地，所述标准物质的混合物或 石英砂、熔剂和脱模剂质量比为1: (3-6): (0.2-0.8)。
[0035]根据本发明，所述步骤(1)中的标准样品片的数量可以按本领域技术人员进行X荧 光光谱法测试时的常规标准样品数量制备，标准样品片数量越多，更有利于建立准确可靠 的标准工作曲线。优选地，所述步骤(1)中的所述标准样品片为3-8个。
[0036]根据本发明，所述熔剂为偏硼酸锂和/或四硼酸锂。进一步优选地，所述熔剂为偏 硼酸锂和四硼酸锂的混合物，所述偏硼酸锂和所述四硼酸锂的质量比为1: (1-5)。
[0037]根据本发明，所述脱模剂为浓度在200-350mg/mL的碘化铵水溶液。
[0038]根据本发明，所述熔样的温度为1150°C-1250°C，所述熔样的时间为15-20分钟。 [0039] 根据本发明，所述杂质为选自Al203、Na20、K20和Fe 203中的至少一种。
[0040]根据本发明，所述步骤（1)中标准样品片制备过程中，先将纯度不低于99.99%的 Si〇2、固态标准物质与熔剂于坩埚中混合，然后再加入液态标准物质。
[0041]下面将通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。 [0042]本发明的实施例采用日本岛津公司生产的型号为MXF-2400的X射线荧光光谱仪对 石英砂中杂质含量进行测定，测试条件为:X光管电压为40kv，电流70mA，元素分析时间40s。 实施例中采用的固态标准物质纯度均不低于99.99%，液态标准物质为国家标准样品，浓度 1000ppm(ug/mL)。
[0043] 实施例1:
[0044] 1、样品制备
[0045] 1)将一个已知成份的石英砂样品研磨至粒径小于45μπι的石英砂粉末；
[0046] 2)称取lg偏硼酸锂和5g四硼酸锂混合试剂为熔剂，称取研磨后的石英砂粉末lg， 置于铂金坩埚中，混合均匀；
[0047] 3)将2)所制样品加入0.5g浓度为200mg/mL碘化铵，于1150°C高温下在熔样机上按 照熔制时间为15-20分钟的熔制曲线熔制成样品玻璃片；
[0048] 2、标准曲线设计
[0049] 1)根据待测石英砂杂质成份范围设计标准样品系列如下：
[0050] 表1:标准样品系列成份表
[0051]
[0052] 2)根据表1，计算出熔剂与样品比例6:1情况下液态单元素标准物质Na、K、Fe以及 固态标准物质Si0 2、Al2〇3的加入量。
[0053] 表2:标准物质加入量