X-射线荧光光谱法测定铝质耐火材料中主次成分

沈菲 周远祥（河钢承钢检验检测中心，河北承德）

X-射线荧光光谱法测定铝质耐火材料中主次成分

沈菲 周远祥（河钢承钢检验检测中心，河北承德）

利用X-射线荧光光谱法对铝质耐火材料中的主要与次要成分进行测定与分析，包括了Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、P2O5等成分，并添加纯试剂合成标准样本，制作曲线，并通过对分析结果的准确度测定，发现该方法能够有效测定耐火材料以及相关制品的主次成分。

X-射线荧光光谱法；耐火材料；主次成分；熔融制样

耐火材料与相关制品是冶炼行业不可或缺的内容，耐火材料的性能与质量决定了生产效益，而耐火材料的质量控制需要进行加强组分的测定与分析。铝质耐火材料的组分测定分析技术通常用化学分析法，依赖于特定的化学反应及其计量关系来对物质进行分析的方法。这种方法具有操作复杂、测定时间较长、分析误差较大等弊端，利用X-射线荧光光谱法进行测定更具高效性。主要通过熔融制样、基体效应校正等试验确定铝质耐火材料各组分的可行性[1]。

1 实验部分

1.1 仪器与条件

采用瑞士ARL X-射线光谱仪，射线管管压50kV，管流50mA，真空光路。气体流量40mL/min。

1.2 试剂

包括纯试剂Li2CO3、H3BO3、NH4I，以及惰性气体混合气体，体积分数10%的CH4。

1.3 标样

根据试样品种选取国家标准物质，加入纯Al2O3试剂，人工合成标样。

1.4 样品处理

称取定量H3BO3、LiCO3、NH4I放入铂黄坩埚中，充分搅拌，并进行1100℃高温炉处理，熔融5min左右之后取出。充分摇匀坩埚，让熔珠滴入镕融物中，完全混匀。再进行1-2min熔融处理，并将熔融物倒入模板中定型，之后再熔融1.5min，取出后冷却处理，支撑表面光滑整洁的玻璃样片，贴标待测。

1.5 工作曲线建立与样品分析

将标准样品按照1:4的比例制成玻璃样片，并按照1:1的条件进行测量。根据荧光强度与质量分数分别进行一次与分段回归计算，将工作曲线保存，等待分析试样使用。根据工作曲线以及基本校正系数计算结果。

2 结果与分析

2.1 溶剂与稀释比

X-射线荧光仪光谱法制样主要包括熔融与压片两种形式，熔融能够降低控制效应的影响，稀释可以消除基体的吸收效应，相比较压片方法更具有高效性。因此本文采用熔融方法进行样品的制备，鉴于铝质耐火材料熔点较高，为有效制备高品质样品，在选择熔剂与稀释比上进行了比较试验。

首先为了保证试样与熔剂能够在高温熔融状态形成共融性玻璃样品，通常可以选用Li2B4O7、LiBO2、LiF组合熔剂，鉴于Li2B4O7成本相对较高，本文选用H3BO3与Li2CO3组合熔剂。

熔剂比例的选择上，根据H3BO3高温下分解并与Li2CO3反应方程式来看，CO2的生成有利于试样的均匀混合。理论计算可得两者质量比例为5:3，能够形成Li2B4O7，然而这种比例下的熔剂与试样在高温熔融状态下并不利于形成高品质的玻璃样品，表现在玻璃体失去透明性，且不均匀。实验表明，采用质量比6:1能够有效形成低熔点共熔混合物。稀释比选择为1:10，该比例下的制样均匀性要明显由于其他比例的稀释比。此外，H3BO3与Li2CO3质量比越大，则形成的玻璃样品质量越好，综合考虑荧光强度与基体效应，选择最佳比例为：H3BO3:LiCO3:试样=7:3:1，稀释比1:10，能够有效消除基体增强吸收效应。

2.2 烧失量校正

尽管稀释比采用1:10，但是由于硼酸与碳酸锂熔剂体系烧失量较大，导致样品存在烧失量误差。制备样品平均质量为6.15g，实际理论质量应为6.2g，当烧失量小于1%的耐火材料时，理论计算结果没有显著差异。如果烧失量在3%以内，则引起误差一般在0.5%以内；烧失量在5%以内，则引起误差为0.8%以内。则对于误差值大于5%的样品进行校正，称取1.000g样品，进行1000℃灼烧，40min后计算烧失量，并按照1:4熔融制备样品，按照1:5进行结果计算。

2.3 工作曲线线性范围

如表1所示。

表1 各组分工作曲线线性范围

2.4 精密度实验

对各组分测定结果进行精密度实验，并对标准样品与试样进行测量，分析结果与化学分析结构的对比，进而判断X-射线荧光光谱法的精准度与可靠性。

3 结语

综合全文实验结果可知，利用X-射线荧光光谱法进行铝质耐火材料的组分测定与分析效果非常好，相比较传统的化学分析法具有明显的高效性与可靠性。通过对熔剂体系的合理选择，对熔剂比例与稀释比的合理比较与选择，得出最佳的熔剂配合比与稀释比，熔融制样后对烧失量进行范围确定与合理计算，并根据5%以内的烧失量进行相应的烧失量校正测量，采用基体效应校正防止基体效应对试验结果造成较大的误差影响，最后确定工作曲线线性范围，对数据进行精密度实验分析，发现精准度较高，说明该方法具有可行性。

[1] 曲月华，王翠艳.X-射线荧光光谱法测定铝质耐火材料中主次成分[J].冶金分析，2016，26(4)：36-39.