XRF便携式分析仪快速测定钨渣中三氧化钨的含量

2021-10-30吴远婵

世界有色金属 2021年10期

吴远婵

（湖南新田岭钨业有限公司，郴州，453000）

我国钨冶炼行业生产工艺按照不同的钨精矿种类主要包括氢氧化钠的高压浸出、苏打烧结—水浸和盐酸分解—氨浸等传统工艺，而钨冶炼过程中产生的钨渣量较大，三氧化钨品位在0.3%-5%以内，如何快速测定钨渣中的三氧化钨含量，及时调整工艺，充分提高资源利用率，成为较为迫切的问题。目前钨渣中测定三氧化钨需要对钨渣混合液进行清洗，干过滤，烘干，研磨等样品前处理操作，再进行硫氰酸盐比色法测定，全过程耗时约为3小时。本法实验了便携式XRF荧光分析仪测定钨渣过程中三氧化钨含量，样品前处理只需对钨渣溶液进行干过滤，装袋就可以直接在仪器上进行无损测定，时长仅0.5小时。连续的、大规模的生产过程，时间就是效益，该方法虽然不能达到ppm的水平，但可以控制一个有实际意义的范围，使生产监控和质量的控制更加高效，是一把现场快检的利器。

XRF最早由国外研发用于火星表面物质探测的“微型X射线仪”，之后转入民用，现已经被广泛应用于地质、采矿、再生资源金属等各种不同领域的日常分析，其主要元件为X光管、探测器、CPU以及存储器。[1-3]其基本原理为当X射线发生器或放射性同位素源放出的X射线与样品中元素的原子相互作用，逐出原子内层电子，当外层电子补充内层电子时，会放射该原子所固有能量的X射线一特征X射线，根据特征X射线强度大小，进行定量分析。[4-6]本法把它的应用进行了延伸扩展，应用在钨冶炼过程中三氧化钨的过程检测中。

1 试验与方法

1.1 试验仪器

美国Innov-X（伊诺斯）第三代系列便携式矿石分析仪

1.2 样品预处理

取钨冶炼厂冶炼过工艺过程的混合液进行真空抽滤，选取滤纸上的沉淀物放入100mL的坩埚中，微波炉加热5分钟，取出研磨混匀。仪器测定有穿透性，常用有塑料PE自封袋装样测定、薄模杯装样测定和压片测定。光照到样品表面有一定的吸收性和散射性，从样品致密性和均匀度来说，压片测定准确性最高。射线照射路径与待测物表面相关，所以测定时要确保测试面充分压实和平整。本法考虑到缩减检测时间，选取了薄膜透明样品袋装袋测定。不同的塑料PE自封袋测定对测定结果有影响，分别选取了偏薄、中薄、常规、偏厚、中厚、加厚、特厚7种规格进行测定。袋子越薄，准确性越高，因此该法从缩短分析时间和成本考虑，选取中薄以下进行装袋测定。

2 试验方法

2.1 测定模式的选择

仪器内置自带扣除背景干扰功能，根据样品背景不同采取不同的测定模式，仪器提供土壤模式和矿石模式进行选择。选取6个用化学方法测定有已知结果的样品，结果值在0.2%～5%以内，再用XRF进行仪器检测对照。进入仪器操作界面，分别选择土壤模式和矿石模式进行测定，测定结果如表1所示。测定结果与化学方法对照后，说明本文测定的样品背景模式与土壤模式更加接近，固选择土壤模式为最佳测定模式。

表1 测定模式的选择

2.2 渣料粒度、均匀度、测量次数的选择

一般来说，样品处理得越好，则测量精度就会越高，测量结果越可靠。在实际使用过程中，我们应该尽量对被测量样品进行必要的物理处理。钨冶炼渣粒度都在48微米以内，完全满足XRF荧光分析仪照射2毫米以内要求，不需要对粒度再进行打磨。因此我们只需对混合液进行真空抽滤，选取滤纸上的沉淀物进入100mL的坩埚中，放入微波炉加热5分钟，取出混匀，取5g装入塑料PE自封袋待测。仪器测量以射线照射范围为测定范围，为提高检测准确性，尽可能多次测量，取均值。

2.3 工作曲线的建立

XRF荧光分析仪从根本上来说是一种相对测量仪器，需要建立跟待测样品同样背景的特定检测范围标准曲线，得出大量数据后对工作曲线进行拟合，原则上是数据越多，准确度越高。本文测定从0.2%至5%范围内的已知样品50个，选取土壤模式进行测定，根据测定结果建立拟合工作曲线。得出方程为Y=1.0099X，R2=0.9946，工作曲线满足要求。为了确保样品准确度，可以对不同含量梯度做不同的曲线，越细越好，测定已知结果范围的样品，可以针对性的找到测定范围内的曲线，准确性得到更高保障。另外，工作曲线必须定期校正，测定样品时可以每次带标准样品进行期间核查。

图1 工作曲线的建立

2.4 样品的测定和精密度试验

从生产流程中随机抽取三个钨冶炼钨渣混合液100mL，按样品预处理1.2进行操作，装袋，选择土壤模式，调用2.3所得工作曲线进行测量，测量结果并与化学方法测定结果作为标准值进行对比。其结果如表2。

2.5 加标回收试验

准确称取样品结果为1.5%的三份样品各5g（即本地三氧化钨含量为0.075g），分别准确加入0.020g，0.040g，0.060g三氧化钨标准物质，进行充分研磨混匀，对样品进行加标回收试验，其加标回收率如下表。由表可知，样品加标回收率为97.8%～101.5%，说明该方法具有较高的准确度，符合生产快速方法使用需求。