X 射线荧光光谱法测定铁矿石中8 种主次成分

廉 赛，吕志超，陈 雯，白 燕

（山西省地质矿产局二一三实验室，山西 临汾 041000）

铁矿石作为一种含铁量极高的矿物资源，其也是生产钢铁的主要原料之一，为更好的对铁矿石进行利用，就需要对铁矿石的主次成分含量进行准确的测定。目前铁矿石的主、次成分的检测主要采用化学分析法，化学分析方法需要用到大量的化学试剂，分析时间长，容易出现误差，检测结果的准确度和精密度不高，并且对操作人员的专业素质要求比较高[1]。X 射线荧光光谱法可以克服化学分析方法在上述各方面的不足，是一种快速，高效、准确的分析方法。目前报道的测铁矿石成分的X 射线荧光光谱法主要有压片法和熔片法。压片法具有操作简单，分析速度快等优势，但是测量结果容易受到粒度效应和矿物效应的影响。熔融法可以克服压片法的不足，具有很高的准确度和精密度，因此，本方法选用熔融法测定铁矿石中各主、次成分的含量，通过验证，本方法可以适用于铁矿石、铁精矿、球团矿、磁铁矿等含铁量较高的样品的检测[2]。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

X 射线荧光光谱仪 ZSX Primus IV（日本理学），端窗铑靶X光管。

全自动熔样仪 HNJC-L4D (洛阳海纳检测仪器有限公司)。

铂-金坩埚（95%Pt-5%Au）。

无水四硼酸锂[Li2B4o7]（优级纯）；碳酸锂（优级纯）；铁矿石专用钴粉熔剂（三氧化二钴：混合熔剂=1:10）（分析纯），上述药品均购于洛阳海纳检测仪器有限公司。

氧化剂：硝酸锂溶液（50%）。

脱模剂：溴化铵溶液（20%）。

本方法所用标准样品均购置于山东冶金科学研究院。

1.2 测量条件

为保证铁矿石中主、次成分含量测量结果的准确性和稳定性，对各分析元素的测量条件进行了优化，将X 光管的电压设定为50KV,电流设定为60mA,其他参数见表1。

表1 X 射线荧光光谱法测定铁矿石分析条件

1.3 标样玻璃片的制备

准确称取（6.0000±0.0002）gLi2B4o7，（1.0000±0.0002）碳酸锂，（0.5000±0.0002）g 铁矿石专用钴粉熔剂，于铂金坩埚中搅拌均匀，再准确称取（0.6000±0.0002）g 铁矿石标准样品，在样品上加入3mL50%的硝酸锂溶液，再加入10 滴20%的溴化铵溶液，放入600℃的马弗炉中预氧化5min,目的是氧化待测样品中的还原性物质，保护铂-金坩埚，同时可使加试剂带入的水分蒸发，避免在高温熔样仪中样品发生迸溅损失，影响测量结果。预氧化结束后，将铂-金坩埚放入温度为1050℃的熔样仪中，熔融12min，取出冷却，倒出玻璃片。铁矿石样品制备方法同上。

1.4 工作曲线的建立

用制好的铁矿标准样品玻璃片优化测量条件以及建立工作曲线。为使待测元素具有较宽的测量范围和较强的适用性，采用铁矿石、铁精矿、球团矿、磁铁矿、磁铁精矿、烧结矿、高铬镍铁矿等27 个标准样品建立工作曲线，可满足不同种类样品的检测需求。

2 实验结果与讨论

2.1 熔剂及稀释比例

本方法所用熔剂是Li2B4o7，为降低熔点，加入了碳酸锂作为助熔剂，按试样和四硼酸锂比例分别为1:5、1:10、1:12、1:15 制作6 个平行玻璃熔片，测定各元素的荧光强度。计算不同比例下各元素的荧光强度的相对标准偏差。实验结果表明，试样和熔剂的比例较高时，熔样成功率较低，随着比例的降低，高含量元素的的精密度增加，低含量元素由于被大量稀释导致精密度降低。试样和熔剂比例为1:10 时，制备的玻璃样片均匀，重复性好，能满足高、低含量元素的测量要求，也避免了铂-金坩埚中药品总量太多，在熔样仪摇摆过程中样品洒落到炉内造成损失的风险，故本方法选择的试样和熔剂比例为1:10。

2.2 脱模剂

脱模剂一般使用卤化物，如KI、NaBr、NH3Br、LiF、CsI、LiI 等。I 元素对Ti 元素的测定有干扰，Br 元素对Al 元素的测定有干扰,同时为了避免由脱模剂向样品引入碱金属，本方法选用NH3Br 为脱模剂。

脱模剂用量是熔片法成功与否的重要影响因素。本方法分别研究了脱模剂用量分别为3 滴、5 滴、10 滴、15 滴、20 滴时的熔片效果。实验结果发现，脱模剂用量太少，会导致熔样时样品的流动性差，玻璃样片不均匀，有气泡，脱模困难。脱模剂用量太多又会干扰Al 元素的测定。因此本方法选用脱模剂的用量为10 滴。

2.3 熔样温度

熔样温度也是影响本检测方法的关键性因素。本方法分别选取900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃进行研究，结果显示，温度过低，玻璃片易裂，温度过高，会影响样品中碱金属的测量精密度，在1050℃时测量精密度最好，故本方法确定熔样温度为1050℃。

2.4 内标元素

测定铁矿石TFe 含量时，Fe-KA 谱线的荧光强度往往会超出仪器的探测器上限，严重影响测量结果的准确度。本方法选择Fe-KB1做为TFe 的分析谱线，同时加入了内标元素，内标元素的选择原则是内标元素的内标线和分析元素的分析线尽可能接近，且在被测样品中几乎不存在该内标元素，Co-KA 与Fe-KA的2θ 接近，故本方法选择Co2o3为内标元素。为提高方法的准确度和精密度，避免内标元素用量上的差异对实验结果造成的影响，本方法选用铁矿石专用钴粉熔剂（三氧化二钴：混合熔剂=1:10）作为内标试剂[3]。

2.5 方法精密度

选取一个铁矿石送检样品按本方法制成12 个玻璃样片，在优化的条件下测定，铁矿石精密度测量数据见表2。由精密度数据可以看出，各成分测定结果的相对标准偏差在0.19%～8.06%之间，方法精密度较好[4]。

2.6 方法准确度

选择铁矿石、磁铁矿、烧结矿三个标准样品按本方法制备玻璃片进行测量，准确度数据见表3，从准确度数据可以看出，本方法测定值和认定值之间的误差很小，可以满足市场上铁矿石样品中主、次含量成分的测定。

表2 方法的精密度测定结果

表3 方法准确度测定结果

3 结语

铁矿石作为钢铁行业的重要原料，其各元素的含量分析尤为重要[5]。与传统的化学分析方法相比，X 射线荧光光谱法具有操作简单、分析时间短、准确度和精密度高等优点。本方法采用熔融法制备玻璃样片，以Co2o3为内标元素，应用X 射线荧光光谱法测定铁矿石中P、Mgo、TFe、Mn、Tio2、Cao、Sio2、Al2o3等8种常见成分。此方法经过大量实验和市场样品的应用，具有很高的精密度和准确度，符合日常分析要求，具有推广价值[6]。