矿石融片保存时间对二氧化硅分析结果的影响

陈 鹏，闫红红

（陕钢集团汉钢公司计量检验中心，陕西 勉县 724200）

化学分析步骤繁琐复杂、使用试剂种类繁多，分析结果易受试剂、操作人员、分析步骤等因素影响。仪器分析样品前期处理简单，处理后为玻璃状固体，可以长期保存降低成本和减少人员劳动强度，分析步骤简单，速度比化学分析快2~3倍，受外界因素影响较小，熔片样片对环境几乎没有污染。

一定含量的硅有助于提高钢在空气中的耐腐蚀性，随着硅含量的增加会降低钢铁塑性。矿石中硅含量的准确分析可为钢铁冶炼提供数据支持，从而保证钢水中硅含量的有效控制，通过矿石熔片准确分析矿石中二氧化硅含量，对存样进行二氧化硅复核分析，发现保存一定时间的样品再次分析结果和第一次分析结果存在一定差异，因此研究矿石熔片保存时间对矿石中二氧化硅结果的影响非常必要。

1 设备、试剂、技术指标

1.1 设备

X射线荧光光谱仪（PW4400/40 7.5 kVA）。熔片机：全自动熔样机TNRY-02C（使用温度1 150℃）。电子天平：AL104（实际分度值：0.000 1 g。最小称样量为10 mg）。三边铂金坩埚：m（Pt）：m（Au）=95：5。

1.2 熔片的技术指标分析

溶样温度：1 100℃。溶样时间：预熔300 s，熔融900 s，静置60 s。

1.3 试剂

混合助溶剂：分析纯，无水四硼酸锂（67%）+偏硼酸锂（33%）。硝酸钠：分析纯（84.99%）。二氧化钴：分析纯（99.0%）。脱模剂：50%溴化锂溶液。

将样品制备成硼酸盐玻璃状熔融样片，测量待测元素的X射线荧光强度[1]。试样和熔剂稀释比为1：20

2 样品制备

1）将混合助溶剂7 g、三氧化二钴0.1 g、试样0.350 0 g、硝酸钠0.500 0 g混合均匀倒入坩埚内，加入5滴50%的溴化锂溶液。

2）装有试剂和试样的三边埚的放入1 100℃的熔片机内，按照预先设定的条件（预熔300 s、熔融900 s、静置60 s）程序进行玻璃样片的制备。

3 结果分析及讨论

1）荧光仪二氧化硅分析通道条件：PE002晶体、300 μm准直器、流汽探测器，30 kV，100 mA。

2）荧光室环境条件：温度为22~26℃；湿度（RH）为45%~65%。

3）玻璃片的保存方法：将熔好的玻璃片分析结束后，装入自封袋内放入荧光室干燥器内。

4）标准分析曲线的建立：根据测试样品中种类，选取多个同类且二氧化硅含量成一定的梯度的标准样，该标准样首先与待测样的物理、化学性质相近，即标准样品的化学组成、结构应与待测样品相似[2]。准确称取7 g混合助溶剂在玻璃坩埚内，再分别称取0.1 g三氧化二钴、0.350 0 g标样、0.500 0 g硝酸钠混合均匀转移到铂金坩埚内，加入5滴50%的溴化锂溶液。再将铂金坩埚放入温度1 100℃的熔片机内，设定好熔片条件进行制样（熔片条件：预熔300 s、熔融900 s、静置60 s），熔片结束后将玻璃片冷却至室温，按照荧光仪二氧化硅分析通道条件（PE002晶体、300 μm准直器、流汽探测器，30 kV，100 mA），分析建立元素含量与荧光强度的工作曲线，用于未知样品的二氧化硅含量测定[3]。

5）X荧光光谱仪为表面分析方法，采用硼酸盐熔片分析面光滑平整，而硼酸盐，长时间样品和空气接触，表面受到空气中氧气和水的作用形成一层氧化膜，玻璃样品表面发生变化也不再是刚熔好那样光滑平整。不管怎样保存样品都会和空气接触使表面发生变化从而对分析结果造成影响[4]。

通过实验熔好玻璃标样冷却至室温选择二氧化硅分析通道进行分析。将再分析完的样品装在自封袋内放入荧光室干燥器内，分别保存3 d分析，保存一周分析和保存半个月分析得出数据见下页表1。每次保存的样品时用干净的无尘布对分析面进行擦拭保证样片表面干净无污染。

表1 矿石中二氧化硅熔片分析结果（自封袋内） %

通过以上实验可以看出同一标样装在自封袋内放入干燥器中保存，结果随保存时间的增长分析结果越高。

6）硼酸玻璃片容易吸收水分受潮发生变质，如果样片保存不好就会影响分析结果。长时间将样品暴露在空气中，就会是样品发生变质和氧化是结果不稳定，不准确，给后续设备调试和数据判断造成一定影响，化验室分析室湿度（RH）保持在45%~65%。样品暴露高湿度的环境下最多一个月后样品表面就会生成一层白色的氧化物质，表面不在光滑，会掉一些白色粉末对设备造成影响，同时样片发生变形无法进行分析。样片强度也随着保存时间的增长，强度下降容易发生破裂。荧光仪在分析过程中，要保持样片一直处于真空状态，仪器会对分析室进行不间断的抽正空，如果样片达不到强度，就会在抽正空时发生破裂碎片进入设备内部对设备造成影响。

将样品暴露在湿度（RH）为45%~65%的环境中，不同时间段进行分析，得出以下数据。

通过对同一样品暴露在空气中不同时间段分析，得出暴露在空气中时间越久分析结果超出允许误差，半个月以上的就超出允许误差的2倍以上。

4 结论

通过实验比对，同一样品在相同分析条件下，二氧化硅玻璃片保存时间越长结果越高，对当天完成的熔片冷却至室温应进行分析，分析结果与参考值误差最小，准确性高（见表2）。如果外界条件允许，熔片玻璃样保存在自封袋内放入干燥器内保存，要尽可能的减少样片与空气的接触，保存时间不宜超过3 d。如果环境湿度（RH）大于60%时，建议样品当天熔当天分析。对于保存的样品分析时要对样片表面进行简单的处理保证样片表面氧化膜全部处理掉，样片表面光滑平整，如果发现样片有变形不能在进行分析防止在分析过程中样片发生破裂对设备在成影响。

表2 矿石中二氧化硅熔片分析结果（在空气中） %