熔融制样-X射线荧光光谱法测定钾肥中主要成分

2018-10-12

分析仪器 2018年5期

(青海省柴达木综合地质矿产勘查院岩矿测试中心，格尔木 816000)

位于青海柴达木盆地的察尔汗盐湖有着丰富的钾盐资源，通过浮选就能生产出钾肥产品。钾肥的主要成分是KCl，目前钾肥中各元素的测定方法通常采用重量法[1，2]，原子吸收光谱法[3]，电感耦合等离子体发射光谱法[4]等，X射线荧光光谱法很少报道，这些化学分析方法在试样处理上比较繁琐，分析速度慢，试剂损耗大，由于通过粉末压片法钾肥中氯化物组分在经X射线照射后成向表面扩散的趋势，长时间照射后还会进一步分解，以Cl2的形式挥发，粉末压片法很难建立稳定的工作曲线，因此本实验选择用熔融制样X射线荧光光谱法对钾肥中的钾、钠、钙、镁、氯、硫进行分析。通过高纯试剂配制不同梯度钾肥产品，高温熔融制成校准样片，经基体和谱线校正建立校准曲线，通过对实际样品测定，并与化学法分析结果比对，结果准确。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

日本理学ZSX Primus Ⅱ型X射线荧光光谱仪；日本理学WSY-2型自动熔样机。

ZRFA专用复合熔剂Li2B4O7∶LiBO2=66.7∶33.3；高纯试剂：氯化钾，氯化钠，硫酸钙，硫酸镁。

1.2 仪器工作条件

端窗铑靶X射线管，功率4kW，工作电压60kV，工作电流60mA，30μm超薄铍窗，P10气体流量12mL/min,其他工作条件见表1。

1.3 实验方法

由于钾肥标准物质缺乏，需要人工配制标准物质。根据实际钾肥样品各元素的含量比例，人工配制10个各元素含量不同梯度的钾肥样品作为标准物质。分别称取不同比例氯化钾，氯化钠，硫酸镁，硫酸钙总计0.7000g，放入盛有5.6000g复合熔剂的铂金坩埚中，搅匀后置于自动熔样机上，选择预熔时间100s，熔融时间300s，熔融温度1000℃，冷却时间300s进行熔融，制成玻璃样片后上机测定。人工配制标准物质含量范围见表2。按照设定的分析程序测量后，利用经验系数法校正程序进行校正，校正公式如下：

表1 仪器工作条件

Wi=Xi(1+Ki+∑AijWj)+∑BijWj+Ci

(1)

公式(1)中：Wi为待测元素i校正后的分析值(%)

Xi为待测元素i校正前的分析值(%)

Wj为共存干扰元素j的含量(%)

A、B、C、K为校正系数。

表2 人工标准物质元素含量范围

2 结果与讨论

2.1 熔样比例[5-7]

在不改变其他实验条件的情况下，在样品质量和复合熔剂的质量比例分别为1∶5、1∶8、1∶10的条件下制成玻璃熔片，实验结果表明，当熔样比例为1∶5时，熔片的流动性差，当熔样比例在1∶8和1∶10时，熔融物表现的流动性很好，熔片表面光滑平整，多次测定后各组分的荧光强度稳定。但考虑样品中低含量元素钙镁的测定误差，本实验就选择熔样比例为1∶8。

2.2 脱模剂

本实验的测定样品是钾肥样品，含有大量的KCl成分，Br、I是熔融制样中常用的脱模剂，Cl同为卤族元素，使用Cl作为脱模剂的报道相对较少，之前报道论文[6]中提到Cl可以作为脱模剂，本实验在熔融过程中不加脱模剂得到的熔融样片效果很好，因此无需额外添加脱模剂。

2.3 精密度和准确度

选取一个实际样品重复制样11次，计算各组分的相对标准偏差(RSD)均小于8%，低含量元素Mg的相对标准偏差略大。再选取3个钾肥样品，按实验方法进行测定，将所得结果与用化学分析法所得到的值进行对比，其中Na,Ca,Mg,SO4用ICP-AES测定，K用四苯硼酸钠重量法测定，Cl用硝酸银滴定法测定。结果见表3。