XRF检测镁质耐火材料的方法与应用
2019-07-01陈慧娟李曼韩蔚郭中宝黄硕成
陈慧娟 李曼 韩蔚 郭中宝 黄硕成
(中国建材检验认证集团股份有限公司,北京 100024)
1 前言
在社会持续发展的背景下,我国的经济水平也在持续升高,国民经济的发展开始逐渐倾向于以工业为支柱的态势,工业强国是我国经济发展战略的一个重要版块。在工业生产中,由于镁质耐火材料及其制品具有良好的高耐火性、在高温的环境下原料及制品强度高、可抗碱性类熔渣物质侵蚀等特点,被广泛的应用到了冶金、石油化工等领域。我部门主要负责公司有关防火、耐火材料方面的检测任务,其中镁质耐火材料、主要原料镁砂以及成品镁砖等材料,需对样品进行各方面质量的检测。镁质耐火材料及其制品的化学组成成分影响其性能,故需对材料的化学成分进行检测,对样品进行X射线荧光光谱仪测试,主要有两种方法,分别是玻璃熔片法和粉末压片法,相较于粉末压片法的优势(制作简单,耗时少,利于批量制样,制样操作、设备简单且成本低),玻璃熔片法耗时长,制作过程复杂且实验成本高,但玻璃熔片法能消除大部分矿物效应和颗粒效应,在经过熔融制样(多相体系存在于接受化学反应的样品当中,而最终需要的玻璃体是均一单向的,所以需要进行转化)后,按照一定比例来把熔剂融入到样品当中,可以实现基体效应的大范围下降。应用这种方法可以在最短的时间内,通过简便的方法得到更精密、更准确的结果,并且可以只需要承担较低的成本就应用到更广的范围当中去,还不用考虑环境污染的问题,是现阶段所使用的化学分析手段的最好替代品。
2 实验部分
2.1 实验仪器与测量条件
实验使用日本理学 ZSX Primus Ⅱ型X射线光谱仪;Rh靶X射线管;真空光路;熔融时间:20 min;熔融温度:1100 ℃。仪器测量条件表见表1。
表1 仪器测量条件表
2.2 实验试剂
无水四硼酸锂(分析纯);Li2B4O7(分析纯);NH4I(分析纯);氩-甲混合气体(φCH4=10%)。
2.3 实验步骤
如有烧失量的样品,需进行烧失量测定并称量灼烧,对处理后的样品进行稀释,执行特定的比例标准,在Pt-Au(5%)合金坩埚中放入标准样品或试样,之后再加入无水四硼酸锂熔剂,当熔剂达到完全融入样品的状态时,开始对坩埚加温,在20分钟内保持1100℃的温度,碘化铵脱模剂能够少量分次的加入到坩埚当中,加入的时间要准确的控制在熔融期内,之后把熔融物摇匀。加热完成之后,向模具当中导入熔融物,摇匀整平,等待熔融物冷却后可剥离模具。
3 实验结果与讨论
3.1 熔剂与样品的稀释比
在实验中,分别以稀释比1:10和1:14,同一样品,按照同样的条件来进行熔融,比较分析10次熔样处理的数据结果,得到了非常好的重复性,见表2和表3。
表2 熔样测定数据重复性统计表(稀释比1:10)
表3 熔样测定数据重复性统计表(稀释比1:14)
3.2 脱模剂—NH4I的用量
采用2.3方法熔融制样,平行称取5个试样分别加入0.050g,0.100g,0.200g,0.300g,0.400g NH4I, 测 定不同用量下的实验结果,数据见表4。
表4 NH4I不同用量实验结果表(w/%)
实验表明,测定结果不会随着加入NH4I的量的不同而产生较大的差异,这是由于在高温状态下NH4I会被挥发掉,唯一的条件是要保持熔融品在定型平稳时具有一致的流动性。
3.3 烧失量的校正
为保证样品检测结果的准确性,对检测样品进行烧失量校正是必需的。例如检测样品菱镁石等材料的烧失量达到了50%,尽管对检测试样进行了大比例的稀释熔融处理,但是在熔融体系中烧失份数的占比仍然较大,直接影响检测结果。针对烧失量较大的样品,如镁石、菱镁石、镁砂等材料,必须先校正烧失量。试样或标样会由于烧失量的损失的存在而改变其组成状态,所以必须把烧失量的影响因素充分的考虑到精确分析当中,烧失量越大越要引起重视。
以下公式可以被用来计算烧失量及烧失量校正系数:
式中:K—烧失量校正系数;
m烧后—试样灼烧后重量;
m烧前—试样灼烧前质量;
wloss—烧失量。
烧失校正计算公式:
式中:Wi—烧失量校正后的分析结果;
Xi—烧失量校正前的测量结果;
K—烧失量校正系数。
3.4 准确度
将XRF结果、标准值和化学分析结果进行对照,对标准样品和试样分别进行检测测定,对照详情见表5。由表5可知,本方法的实验结果与标准值或化学分析法测量结果在误差范围内。
表5 镁砖测定结果准确度表
3.5 精密度
依照试验方法,从镁砖样品中选取一块,进行熔融十次,测定结果见表6。根据结果可判断出该方法具有精确度高的特点。
表6 镁砖测定结果精密度表
4 结语
本文采用玻璃熔片法对镁质耐火材料、镁砂、镁石等原材料进行测定。实验结果表明无论在任何稀释比和脱模剂用量的情况下,只要保证在熔融形成玻璃熔片时的流动性一致的情况下,同时将烧失量校正考虑在内,则可拓宽测量元素的含量范围。经过实验表明:该方法准确、简便、快速、实用,对环境的污染不大。我部门使用此方法进行镁质耐火材料的检测,大大提高了检验的准确度和效率,完全能够满足日常检测任务要求,且检测效果等均能达到高水平要求。