粉末压片-X射线荧光光谱法与红外吸收光谱法联合测定萤石中各组分

佡 云

(沈阳有色金属研究院，沈阳 110001)

0 前言

萤石是一种很重要的非金属矿物原料，具有广泛的工业用途。

在冶金工业生产中，要求对萤石成分进行快速准确地分析。湿法化学分析操作复杂、周期长；用X-射线荧光光谱法分析萤石，都为玻璃熔片法，尽管此方法在一定程度上消除或减轻了矿物效应和基体效应带来的影响，但是在制样过程中，却也有诸多问题：例如均匀度、脱模困难、表面产生玻璃纹等，并且制样耗时，成本较高。本文采用粉末压片-X-射线荧光光谱法与红外吸收光谱法联合测定萤石中的Ca，Si，P，S，Fe，K，C等7种元素，研究了最佳制样条件及仪器测量条件，适当进行了基体校正，消除了元素间的吸收增强效应，分析结果精密度、准确度高，分析速度快[1-3]。

1 实验部分

1.1 试样制备

样品在105～110 ℃烘箱烘干1 h，用PVC塑环在粉末压样机上压制成直径为40 mm，厚度为4 mm的样片。压片的强度，应选择极限强度，这样可以使密度更接近，减少粒度影响。

1.2 标准样品

选用了10种标准物质，其标准号和研制单位见表1。用其中9个标准样品制定了工作曲线，选5号标准样品作为未知样，来考察工作曲线的可靠性。

1.3 仪器与测量条件

XRF-1800型顺序式X-射线荧光光谱仪(日本岛津仪器公司)：4 kW铑靶X射线管；HCS878A型红外碳硫仪(四川旌科仪器公司)；BP-1型粉末压样机(丹东北苑仪器公司)。

电压和电流选择：对萤石中的Fe，Ca，K，S，P，Si各元素的测量，电压电流都选择30 kV×100 mA，将轻元素的荧光灵敏度强度提高至最佳，不更换电压和电流，以利于系统稳定和减少因更换电流、电压而增加的时间。具体测量条件详见表2。

表1 标样信息 Table 1 Information about the certified reference materials

表2 分析元素及测量条件 Table 2 Analyzed elements and measurement conditions

2 结果与讨论

2.1 基体效应及其处理

在萤石中，主量成份依次是：CaF2，SiO2，Fe2O3，也含有较低含量的K，S和P，Al等元素。元素间的基体效应比较明显，岛津公司的分析软件提供了基体元素间的校正方法。本实验对Si，Al，Fe，Ca，P，S等进行了相互间的吸收和增强校正，效果良好。

2.2 样品测定

2.2.1 X-射线荧光光谱测定结果

选用5号萤石标准样品(GBW07250)进行了6次测量，作为该套标样的工作曲线对未知样品测量的准确度和精确度的考核。其6次测量的平均值、标准偏差、相对标准偏差及其与标准示值的对比列于表3中。

表3 5号GBW07250萤石标样测量结果 Table 3 Measurement results for No 5# GBW07250 fluorite sample /%

由以上结果可知，Fe2O3，Ca，SiO2的结果较为理想；K2O,S,P结果偏差较大。本方法用来测定萤石中的Ca总量，结果准确可靠。

2.2.2 红外吸收光谱法测定C含量

采用红外吸收光谱碳硫分析仪对10个萤石标准样品分别进行了5次测定，测量C的平均值及换算成CaCO3，CaCO3中Ca含量和CaCO3的标准值见表4。

表4 标准样品的测定结果 Table 4 Measurement results for the certified reference samples /%

由表4可知，通过红外吸收光谱碳硫分析仪测定样品中的C再换算成CaCO3含量，由此确定的萤石中CaCO3含量准确、可靠。

2.2.3 CaF2含量的确定

由X-射线荧光光谱法测定Ca的总量减去由红外吸收光谱碳硫仪测定C含量进而换算得到碳酸钙中的Ca含量，得到CaF2中的Ca含量,从而确定CaF2的含量。对10种标准样品的测定结果见表5。

由表5可见，该方法测定结果在允许误差范围之内，结果准确度高。

但绝大多数萤石中的CaCO3含量都很低，在日常的生产过程中，CaF2是主要的分析对象，在要求快速分析的炉前生产中，可以忽略CaCO3中的Ca含量，直接用X-射线荧光光谱法测定出的Ca总量，换算得到CaF2量，系数为0.512 8。在用X-射线荧光光谱法分析过程中，F作余量处理。

表5 标样CaF2的测量结果 Table 5 Results of the determination of CaF2 for No.1#-10# certified reference samples /%

3 结语

通过对此10个标准物质的分析，其绝对误差都在1%以内，大部分在0.5%以下。主含量CaF2、Fe2O3和SiO2的6次分析的相对偏差都在1%以内。实验证明此方法简便快速，结果准确可靠。此方法已在我单位实际应用。

[1] 章连香,符斌.X-射线荧光光谱分析技术的发展[J].中国无机分析化学,2013,3(3)：1-7.

[2] 商英,王彬果,赵靖,等.X射线荧光光谱法测定钾长石、钠长石中多种元素[J].中国无机分析化学,2012,2(2)：27-29.

[3] 徐本平.红外吸收光谱法测定钒铝合金中的碳和硫[J]. 中国无机分析化学,2013,3(2)：66-70.