X射线荧光光谱法测定锰硅合金中各组分含量

2020-11-10黄继发

山东冶金 2020年5期

黄继发，徐鹏，刘巍

（方大特钢科技股份有限公司，江西南昌330012）

1 前言

锰硅合金是由锰、硅、铁及少量碳和其他元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。含有足够硅量的锰铁合金。锰硅合金是冶炼中、低碳锰铁和金属锰的还原剂，也作为炼钢生产中的复合脱氧剂和合金剂及脱硫剂。传统测定锰硅合金中的各组分含量主要采用化学分析方法，但是化学分析方法的分析时间较长，效率较低，不能适应连续检测的要求。仪器分析方法常见为X 射线荧光光谱仪分析锰硅合金中各组分，制样通常有压片法和熔融法两种。压片法制样受粒度和基体影响，检验准确性不足，同样不能适应准确检验要求。本方法采用熔融法制样，通过实验表明，此方法分析结果准确可靠，完全适合锰硅合金准确检验的需要。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

仪器及测量条件。MXF-2400X 荧光光谱仪（日本岛津）。X 射线管管压40 kV，管流70 mA 。其他条件见表1。试剂:Li2CO3、Li2B4O7、NH4I、BaO2、Co2O3均为分析纯。标准样品物质见表2。

表 1 仪器测量条件

2.2 样品氧化处理

称取0.300 0 g样品、0.500 0 g过氧化钡、0.500 0 g 碳酸锂、0.100 0 g 三氧化二钴充分混匀倒入四硼酸锂压模坩埚，放置铂黄坩埚内，增加四硼酸锂至样品总量为8.000 0 g。把坩埚放入300 ℃以下的马弗炉中，按程序进行升温氧化处理。升温程序:室温 5 min 升至 500 ℃（10 mim 恒温），5 min 升温至600 ℃（10 mim 恒温），5 min 升温至700 ℃（10 mim恒温），5 min 升温至750 ℃（20 mim 恒温），5 min 升温至850 ℃（20 mim恒温）。

表2 标准物质 %

2.3 样品熔融处理

马弗炉取出，放熔样炉上熔融，滴加4 滴50%NH4I溶液作为脱模剂，选择1 050 ℃熔融，熔融时间20 min（前静止2 min，摆动17 min，后静置1 min），取出冷却，倒出，在反面贴上样品编号待分析。

2.4 工作曲线的建立与样品的分析

将标样按氧化及熔融处理步骤制成玻璃样片，锰以钴作为内标物质，根据各组分的荧光强度和质量分数进行一次回归计算。试样按步骤制样，根据工作曲线计算测量结果。

3 结果与讨论

3.1 试验条件的选择

在荧光光谱法分析中，消除样品基体效应是保证分析结果准确的前提。为有效消除锰硅合金元素间的吸收和增强效应、矿物效应、表面效应、颗粒度及分析元素化学价态不一致引起分析线谱峰位移或谱峰形状改变等对分析结果的影响，必须对样品熔融条件进行选择。

3.1.1 熔剂

单独采用四硼酸锂作为熔剂，熔融玻璃体黏稠、流动性差，熔片脱模效果差；混合熔剂能够有效调节玻璃熔体的黏稠度、流动性及酸碱度，使用四硼酸锂和碳酸锂熔剂作为熔剂进行锰硅合金样品制备。试验表明，采用混合熔剂制备的玻璃片质地均匀、分析表面平整。

3.1.2 样品的氧化分解及坩埚的保护

锰硅合金样品中，待测元素均以单质形式存在，而单质元素在高温条件下会对铂金坩埚造成腐蚀，因而必须使用合适的氧化剂分解锰硅合金样品，以保证在熔融过程中铂金坩埚免受腐蚀。过氧化钡氧化过程温度较容易控制，所以选用过氧化钡作为氧化剂。碳酸锂受热分解后产生二氧化碳气体，既可以氧化样品中的单质元素，又可同时搅动玻璃熔体使其更加均匀。试验结果表明，过氧化钡和碳酸锂作为氧化剂能够有效氧化分解锰硅合金样品中单质元素。无水四硼酸锂熔点为930 ℃，在熔融氧化锰硅合金样品过程中，四硼酸锂尚未熔融，因而采用四硼酸锂压模坩埚可有效保护铂金坩埚免受腐蚀。

3.1.3 样品稀释比

分别采用四硼酸锂、碳酸锂、过氧化钡、三氧化二钴与样品按质量比59∶5∶5∶1∶3和80∶5∶5∶1∶3的比例，在其他条件完全相同的情况下，熔融制备玻璃样片。试验结果表明:质量比为80∶5∶5∶1∶3时，样品流动性较差，实现重现性差；质量比为59∶5∶5∶1∶3时，质量比适中且熔融玻璃体流动性较好，制备的样品玻璃片适于X射线荧光光谱分析。

3.1.4 内标物质

在采用玻璃熔片法进行锰硅合金的X 射线荧光光谱分析时，偶尔出现锰含量异常偏离的情况，采用玻璃熔片制备过程准确称入一定量三氧化二钴作内标，计算锰含量时，采用锰测量计数与钴测量计数之比来计算。

3.1.5 脱模剂

滴加5～6滴NH4I（50%）溶液作为脱模剂，能够达到熔片有效脱模的效果。

3.1.6 熔融条件

经试验，RY0-05 自动熔融机在1 050 ℃熔融，熔融时间20 min（前静止2 min，摆动17 min，后静置1 min），制出的样片表面光滑、样品均匀。