X射线荧光光谱法分析硅锰合金中的硅、锰、磷

李宗超曹兴旺马文广王刚金立宁

X射线荧光光谱法分析硅锰合金中的硅、锰、磷

李宗超1曹兴旺1马文广1王刚1金立宁2

（1.日照钢铁有限公司 山东日照 276806；2.日照出入境检验检疫局）

对硅锰合金进行熔融制片，使用X射线荧光光谱仪对硅锰合金进行分析，选择合适的分析条件，确定仪器最佳参数，建立校准曲线。试验证明，本方法测量结果与经典化学方法结果相吻合，且本方法分析速度快，结果准确，能够满足实际生产需要，可为相关部门提供参考。

X射线荧光光谱仪；硅锰合金；熔融制样；挂壁；氧化

1 前言

硅锰合金是炼钢生产中常用的脱氧剂和脱硫剂，又以合金元素的形式对钢材的性能起合金化作用，改善钢的加工性能和力学性能。因此，硅锰合金在炼钢生产中起到至关重要的作用。目前国内多数单位采用化学分析方法进行硅锰合金检测，经典化学分析方法需对各个元素逐个分析，过程繁琐、周期长，且所使用化学试剂污染环境，危害人体健康。本文利用X射线荧光分析法样品制备简单、快速准确的优点，对硅锰合金进行熔融制片，采用经验系数法建立校准曲线进行分析［1，2］。该方法满足了多元素同时检测，简单、快速［3］，可有效及时的为生产提供参考数据，改善熔分炉生产工艺。

2 材料与方法

2.1材料

2.1.1试验样品

硅锰合金标准样品：编号为GSB03-1946-2005、BH0311-2、BH0311-5、YSBC37651B-10、GBW01427、GSB03-1359-2001，外购；硅锰合金生产样品：编号为GMHJ01、GMHJ02、GMHJ03、GMHJ04、GMHJ05、JM01、JM02、JM03，日照钢铁有限公司生产。

2.1.2试剂

过氧化钡、无水四硼酸锂、碳酸锂：均为分析纯；溴化锂：化学纯。

2.1.3实验仪器

X射线荧光光谱仪：AX4400型，荷兰帕纳科；高频熔样机：V2D+，北京静远世纪科技有限责任公司；颚式破碎机：125*150，江西省南昌市达盛矿冶设备厂；振动磨：KF-B-1A，江西省南昌市达盛矿冶设备厂；标准筛：120目，上海丰行筛网制造有限公司；缩分器：HX-B-2009，鹤壁市金宏实验设备有限公司；铂黄坩埚：30 mL，天津银鹏发展金属制品有限公司。

2.2方法

2.2.1样品制备

在样品干燥的情况下，使用颚式破碎机对块状样品进行破碎，使用缩分器进行缩分混匀，使用振动磨制成粉末样品。

2.2.2实验条件

2.2.2.1样品粒度的选择

对磨制好的粉末样品使用标准筛进行筛分，在相同熔融条件下对不同粒度的样品进行制备分析。

2.2.2.2氧化条件的选择

经试验，氧化过程需分两个阶段进行，第一阶段氧化温度为550℃，第二阶段氧化温度为800℃。在以上氧化温度的条件下，采用不同的氧化时间进行试验。

2.2.2.3熔融温度的选择

对同一样品在统一氧化条件下，使用不同熔融温度进行熔融制备。

2.2.2.4测量条件的选择

本方法对硅锰合金中的硅、锰、磷进行分析，通过对样品进行定性扫描，分析谱线强度、峰角度等数据，确定各元素的最佳测量条件。

2.2.3样片制备

将样品制备成粒度小于120目的粉末。称量6.0000（±0.0005）g无水四硼酸锂于铂金坩埚中，在高频熔样机上于1150℃下熔融，旋转坩埚进行挂壁打底。称量0.2000（±0.0003）g硅锰合金、0.5000（± 0.0005）g碳酸锂、1.0000（±0.0005）g过氧化钡于塑料坩埚中进行混匀。将混匀后的样品倒入经无水四硼酸锂挂壁打底的坩埚中，覆盖1.0000（±0.0005）g无水四硼酸锂。在马弗炉中于550℃下氧化15 min，800℃下氧化10 min。加入4滴饱和溴化锂溶液做脱模剂，使用高频熔样机在1200℃下熔融8 min。待样片冷却成型后取出备用。

2.2.4校准曲线的绘制

选取含量呈梯度排列的硅锰合金标准样品15组，按已选定的测量条件在X射线荧光光谱仪上测量特征谱线强度，采用经验系数法建立硅锰合金硅、锰、磷的校准曲线，通过背景扣除等校正方法进行校正［4］，消除背景误差和谱线干扰。

3 结果与分析

3.1实验条件的选择

3.1.1样品粒度

通过分析结果发现，样品粒度大于120目时分析结果稳定，因此，采用120目作为制样粒度要求。

3.1.2氧化条件

通过试验得出，550℃下氧化15 min、800℃下氧化10 min可以满足分析要求。

3.1.3熔融温度

通过分析结果得出，熔融温度达到1 100℃后，测量结果趋于为稳定。为保证结果重现性和操作统一性，采用1 200℃作为熔融温度。

3.1.4测量条件

本方法对各元素的最佳测量条件见表1。

表1　测定硅锰合金各元素最佳测量条件

3.2分析方法的准确度

使用所建立的校准曲线对5组试样进行分析，所得数据见表2。

表2　准确度实验结果

表2显示，硅锰合金硅、锰、磷的荧光值与化学值对应良好，准确度高。

3.3分析方法精密度

取3个试样样片，使用校准曲线连续分析6次，所得分析值见表3。

表3显示，分析方法的精密度良好。

表3　精密度试验结果

由此可见，本方法的精密度和准确度都适应并满足生产需要。

4 结论

本方法采用挂壁熔融制样的方法将样品制成玻璃样片，用X射线荧光光谱仪分析硅锰合金试样中硅、锰、磷的百分含量，分析结果准确度与精密度都能达到要求，稳定性好。本方法较之传统的化学方法大大缩减了工时，提高了工作效率，并且简单易掌握，更适合硅锰合金生产工艺调整的需要。

［1］吉昂，陶光仪，卓沿军，等.X射线荧光光谱分析［M］.北京：科学出版社出版，2003.

［2］陆晓明.X射线荧光光谱分析在钢铁工业中的应用［C］.全国第六届X射线荧光光谱学术报告会与X射线光谱分析研讨会论文集，2005.

［3］Didier Bonvin，Ravi Yellepeddi.X射线荧光光谱法和X射线衍射技术在钢铁工业中的最新进展：化学分析与相分析的结合［J］.冶金分析，2009，29（12）：1-6.

［4］梁国立，马光祖，邓赛文.X射线荧光分析原理与应用［C］.中国理学XRF光谱仪用户协会，2002.

Analysis of Silicon，Manganese，Phosphorus in Silicon Manganese Alloy by X Ray Fluorescence Spectrometry

Li Zongchao1，Cao Xingwang1，Ma Wenguang1，Wang Gang1，Jin Lining2
（1.Rizhao Steel Co.，Ltd.，Rizhao，Shandong，276806；2.Rizhao Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau）

The melting of silicon manganese alloy production，the use of X ray fluorescence spectrometer analysis of silicon manganese alloy，choose the suitable analysis conditions，to determine the optimal parameters of the instrument，the establishment of calibration curves.The method of measuring results is consistent results with the classical chemical methods.Tests prove that，this method is fast，accurate，meet the needs of production.

X Ray Fluorescence Spectrometer；Silicon Manganese Alloy；Fusion Sample Preparation；Oxidation

O657.34

E-mail：rzsteellzc@163.com

2014-10-29