转炉渣压片分析法基体效应消减方法

李云龙，刘佳

（1.天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县056404；2.天津天铁冶金集团技术中心，河北涉县056404）

转炉渣压片分析法基体效应消减方法

李云龙1，刘佳2

（1.天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县056404；2.天津天铁冶金集团技术中心，河北涉县056404）

为使转炉渣压片法分析结果更加及时和可靠，遴选实际生产中的转炉渣样品作为标准物质的替代品，绘制分析曲线，并校正，分析转炉渣成分，通过优化部分样品制备环节的条件参数，消减了基体干扰因素对分析结果的影响，保证了转炉渣分析数据的准确性。

转炉渣；压片法；基体效应；遴选；消减

1 引言

随着钢铁企业生产工艺的不断升级和冶炼技术的不断提高，冶炼过程中对延长冶炼炉龄，保护炉况有了更高的认识和要求。因此，对转炉渣进行准确、快速的分析，及时将分析数据反馈给现场冶炼工序，在冶炼工艺控制中具有重大的意义。

由于转炉冶炼周期紧凑，要求转炉渣的分析结果能及时、准确上传并指导炼钢进行溅渣护炉等工艺调整，因此，转炉渣的日常分析常用X射线荧光光谱压片分析法监控。压片分析法样品制备、分析时间短，能够很好满足日常大量的炉渣样品分析工作。但是，由于在绘制压片法分析曲线时所用到的转炉渣标准物质与现场实际生产的转炉渣样品的生产工艺不同，造成压片分析时的基体效应干扰。该类型干扰虽然在优化炉渣研磨时间、筛分粒径压片时间、扫描分析时间等参数后，能够得到一定程度的控制，但实际效果不显著，分析结果波动幅度较大，数据可靠性严重降低，甚至不能作为工艺调整依据。

通过大量试验、数据收集、筛选分析，发现采用现场实际生产样品替代国家转炉渣标准物质，作为压片法分析曲线绘制的标准物质，可以最大限度地消减基体效应干扰，使得分析结果稳定、可靠，且利于转炉渣的长期监控工作。

2 实验部分

2.1 仪器和测量条件

Simultix12型X射线荧光光谱仪；Rigaku分析软件；ZMD振动研磨机；YYJ-60压片机；直径40 mmPVC环；

160目分样筛。

由于转炉渣样品中杂质元素多，且含量都较高，本文只测定转炉渣中CaO、SiO2、MgO、MnO、Al2O3、P2O5、TFe等主要化学元素，将主要化学元素以下称之为分析元素。为了得到各分析元素，尽可能高的计数率和好的峰背比，获得较高的测量精度和较低的检出限，故对各分析元素的测量条件进行了仔细优化选择[1]。

其测量条件见表1。

2.2 压片法与化学法分析转炉渣样品结果对比

用标准物质绘制分析曲线并校正，分析转炉渣样品与化学法分析结果对比，见表2。

表1 分析元素的测量条件

表2 分析结果对比/%

由表2可知，压片法与化学法分析转炉渣样品，二者的结果相差较大，原因在于压片法分析时受到标准物质数量、元素含量范围、分析曲线覆盖范围（标准物质少，不利于曲线绘制和元素含量范围全覆盖）、曲线校正效果（标准物质少，校正时个别元素线性不太好）、样品制备条件、标准物质与实际转炉渣样品生产工艺不同所产生的基体效应等多因素干扰，造成分析结果偏差较大，而化学法分析采用酸溶等措施，保证了样品充分溶解，分析结果准确可靠[1]。

由于化学法分析时间长，不适用转炉渣的快速、准确分析，因此，采用压片法时就必须克服和消减以上因素对分析结果的干扰，才能达到分析要求。

2.3 日常生产转炉渣元素含量范围

为解决表2中出现的问题，首先需要了解实际生产过程中转炉渣各个元素含量范围分布情况，只有充分掌握了炉渣中元素含量分布情况，才能更好地挑选标准物质并绘制分析曲线。

转炉渣样品的筛选应具有代表性，而一般转炉炉况正常时所取炉渣样品成分含量范围基本一致代表性差，不具备进一步绘制曲线所需的高低标要求。因此，可选择在转炉炉况异常或炉料加入量等工艺发生变化的情况下进行收集，通过3个月的转炉渣收集，共收集生产炉渣样品200份，做初步分析后，根据成分含量分布情况，遴选一批转炉渣样品，作为后期曲线绘制的前期准备。

2.4 转炉渣样品的化学法定值

为确定转炉渣样品各个元素的准确含量，必须采取一种可靠的分析方法进行定值，目前可选的方法有熔融法和化学法两种，因熔融法操作复杂，定值过程中容易引入不必要的误差，而化学法采用酸溶措施，样品能够充分溶解，分析结果更为准确、可靠。

因此，采用化学法对遴选出的转炉渣样品进行分析定值，确定其各个元素的准确含量，替代标准物质来进行分析曲线的绘制、校正、样品分析。

3 样品制备条件的优化以及分析曲线绘制、校正、结果对比

3.1 样品制备条件的优化

转炉渣样品制备是分析结果是否准确的关键环节，其中，样品的研磨时间、过筛粒径、压片吨位、压片时间直接影响着后续分析工作的准确性。

为了保证研磨后所有样品均能全过筛，不出现一部分样品未磨碎不能过筛而丢弃，最终造成分析结果中某些元素含量降低，将当前30 s研磨时间增加至60 s，分样筛目数由180目改为160目，压片时间30 s、压片压力35 t保持不变。样品制备时着重注意研磨前的洗埚，压片成型后保持表面光洁，并干燥保存。

3.2 分析曲线绘制、校正

经过研磨、全过筛等制样环节处理好的样品，经过化学法定值，遴选出转炉渣样品共计20份，各个元素含量区间分布合理且覆盖范围较广，可以用来替代标准物质来绘制分析曲线，见表3。

根据各元素含量分布情况，挑选各个元素含量比较适中的样品作为PHA调节样品（本试验选择第10#样品），进行转炉渣分析曲线的PHA调节，调节步长50~400，步距10，时间为1 s，不加滤光片，主要测试确定各个元素的最大峰值位置，以Ca元素PHA扫面结果为例，见图1。

从图1可知，Ca元素扫描最大峰值均在200位置处，说明PHA调节样品（第10#样品）选择合理，具有代表性，PHA最大峰值位置情况适合进一步的分析曲线绘制。

经过PHA扫描调节后，依次对1#~20#样品（作为标准物质来使用）进行标准样品分析，此时，仪器软件自动采集每个样品中各个元素含量所对应的强度值，并保存，强度采集完成后，对分析曲线的线性进行回归校正，以Fe元素回归校正结果为例[2]见图2。

表3 转炉渣样品成分含量/%

图1 Ca元素PHA扫面结果

从图2可看出，用转炉渣样品替代转炉渣标准物质绘制的新分析曲线，校正后，曲线上各含量点离散性好，符合线性要求，曲线能够满足日常分析测试要求。

3.3 转炉渣样品分析结果对比

为了更进一步确认转炉渣压片分析时，基体效应干扰消减情况，随机抽取现场生产转炉渣试样份，分别在之前用转炉渣标准物质绘制的曲线（曲线B）上分析，并在转炉渣样品所绘制的新分析曲线（曲线A）上分析，最后在用化学法作为验证方法进行测试，对比结果见表4。

从表4两种分析曲线结果对比，明显看出，在分析转炉渣样品时，曲线B分析结果与化学法分析结果相比偏差很大，曲线A分析结果与化学法相比结果基本一致。

以上数据充分说明，由于标准物质与实际转炉渣样品生产工艺不同，造成了很严重的基体效应干扰，在用B曲线分析时，基体效应干扰直接影响了分析结果的准确性、可靠性；当采用实际生产中的转炉渣样品作为标准物质绘制分析曲线后，分析转炉渣样品时，由于绘制曲线的样品和现场实际生产的样品工艺基本一致，降低了样品因生产工艺不同而造成的基体效应干扰，与化学法分析结果非常接近，最终的分析数据准确、可靠，完全可用于现场工艺指导。

图2 Fe元素回归校正结果

4 结论

采用遴选实际生产中的转炉渣样品作为标准物质的替代品，绘制、校正分析曲线，并适当优化部分样品制备环节的条件参数，从根本可以消减因生产工艺不同而造成的基体效应的严重干扰保证了转炉渣压片法分析结果的及时、可靠，为日常转炉渣分析工作打下了坚实基础，确保了日常转炉渣分析数据能够准确反馈并指导炼钢工艺的调整。

表4 不同曲线分析结果对比/%

[1]张殿英，李超，钱菁.X射线荧光光谱法测定转炉渣中8种成分[J].冶金分析，2009，29（6）：41-46.

[2]宋兆华，武映梅，谢桂龙.X射线荧光光谱法测定转炉渣主要成分[J].科学技术与工程，2004（Z1）：190-195.

M ethod of Reducing the Base Effect of Pressed Disc Analysis Method for Converter Slag

LI Yun-long1and LIU Jia2
(1.Tiantie Metallurgy Group Hot Rolling Plate Co.,Ltd.,She County,Hebei Province 056404,China; 2.Tiantie Group Technology Center,She County,Hebei Province 056404,China)

In order to make the analysis results of converter slag with pressed disc method more timely and reliable,the specimen of converter slag in actual production was selected to be used as the substitute of reference material.Analysis curve was plotted and calibrated for analyzing the composition of converter slag.Condition parameters in preparation for some specimens were optimized.The influence caused by base interference factors on analysis results was subtracted and the accuracy of analysis data for converter slag ensured.

converter slag;pressed disc method;base effect;selection;subtraction

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.05.014

2016-06-13

2016-06-25

李云龙（1983—），男，工程师，主要从事冶金分析研究与设备管理工作。