CN102269719A

CN102269719A - 应用x荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法

Info

Publication number: CN102269719A
Application number: CN2011101849572A
Authority: CN
Inventors: 吝章国; 马爱方; 冯士娟; 郑连杰; 陈剑; 赵超; 周冀锋
Original assignee: Hebei Iron And Steel Co Ltd Handan Branch
Current assignee: Hebei Iron And Steel Co Ltd Handan Branch
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2031-07-04
Also published as: CN102269719B

Abstract

本发明公开了一种应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法，其方法步骤为：A、制备标准样片一；B、制备标准样片二；C、制备待测样片；D、氧化铁粉中杂质组分含量的测定。本方法解决了氧化铁粉中多种组分含量不能联合测定问题，能够快速准确测定出氧化铁粉中多种组分的含量，方法快速准确，不仅拓宽了X荧光光谱仪的分析范围，还可以让生产厂及时掌握氧化铁粉主要化学成分，从而更好的控制生产工艺。本方法对提高冷轧厂氧化铁粉的品位具有很好的指导意义。本方法利用现有仪器设备即可进行，具有操作简单、易于实现、准确性和再现性良好的特点。

Description

应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法

技术领域

本发明涉及一种化学分析方法，尤其是一种应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法。

背景技术

钢板酸洗是冷轧生产不可缺少的工序。钢板经盐酸酸洗后产生大量的废酸液, 其主要成分为氯化亚铁和盐酸。根据环保以及循环经济的要求,该废液需回收利用。一般的回收方法是将废酸液进行再生, 生成再生盐酸, 返回到酸洗工段继续使用。与此同时, 废酸液中的铁变成氧化铁粉。氧化铁粉是一种用途广泛的工业材料，目前主要应用于涂料、油漆、油墨和磁性材料等领域。氧化铁粉中常见的杂质成分主要有MnO、SiO₂、Al₂O₃等，这些成分如果含量过高，就会影响到氧化铁粉的质量。目前，测定氧化铁粉中杂质成分的常用方法为电感耦合等离子体—原子发射光谱法（ICP－AES）法，此方法需对试样进行溶解和定容，且分析每一批量试样前都需要重新配制标准溶液系列，操作较为复杂，且容易引入杂质，影响到分析结果的准确性。使氧化铁粉具备X荧光测定的条件，能够为冷轧副产品提供一种可行有效快速的检测手段，已成为要迫切解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、准确度高、重现性好的应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法。

为解决上述技术问题，本发明的方法步骤为：

A、制备标准样片一：氧化铁粉标准样品一与粘结剂压制成标准样片一；氧化铁粉标准样品一中杂质组分的质量百分含量为：铝0.00133～0.087%、硅0.0035～0.0209%、磷0.0036～0.0234%、硫0.020～0.092%、钾0.00013～0.0021%、钙0.0054～0.064%、锰0.20～0.258%；

B、制备标准样片二：氧化铁粉标准样品二与粘结剂压制成标准样片二；氧化铁粉标准样品二中杂质组分的质量百分含量为：铝0.00133～0.409%、硅0.0035～1.32%、磷0.0036～0.0331%、硫0.020～0.092%、钾0.00013～0.01854%、钙0.0054～0.287%、锰0.20～0.3095%；

C、制备待测样片：将氧化铁粉样品与粘结剂压制成待测样片；

D、氧化铁粉中杂质组分含量的测定：利用X荧光光谱仪分析标准样片一和标准样片二，分析完毕后通过增强吸收及谱线重叠干扰的扣除后，得到线性回归分析曲线；然后选用该分析曲线进行待测样片的测定，根据分析谱线强度与浓度的对应关系，计算出氧化铁粉中多种组分的含量。

本发明所述步骤A中的氧化铁粉标准样品一由用化学法和ICP-OES法进行分析定值后的氧化铁粉对国标标准氧化铁粉样品进行补充而得。

本发明所述步骤B中氧化铁粉标准样品二是在所述氧化铁粉标准样品一中加入国家标准炉渣样品，混合均匀。

本发明所述氧化铁粉标准样品一和国家标准炉渣样品于多普勒混匀仪中充分混合。

本发明所述步骤A、B、和C中的压制方法为：将氧化铁粉标准样品一、氧化铁粉标准样品二和氧化铁粉样品分别与粘结剂按照重量比1:4-1:7混合均匀，于压片机压力15MPa、稳压时间15s的条件下分别压成片样；所述的粘结剂为碳酸锂、淀粉或酒精。所述的粘结剂最好为碳酸锂。所述氧化铁粉标准样品一、氧化铁粉标准样品二和氧化铁粉样品与粘结剂的重量比最好为1:5。所述的混合均匀为：氧化铁粉标准样品一、氧化铁粉标准样品二和氧化铁粉样品分别与粘结剂在振动磨中研磨60s、然后过200目筛。

本发明所述步骤D中，利用X荧光光谱仪分析时，铝、硅、磷、硫、钾、钙和锰七种元素的分析谱线、晶体、探测器、谱峰2θ角度及测量时间分别为：铝Al-Ka PET PC 144.784°30s、磷P-Ka Ge PC 141.096°20s、硫S-Ka Ge PC 110.718°20s、钾K-Ka LiF1 PC 136.692°30s、钙Ca-Ka LiF1 PC 113.118°20s、锰Mn-Ka LiF1 SC，设定分析条件：光管电压50KV、电流50mA，滤光片无，衰减器无。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明方法解决了氧化铁粉中多种组分含量不能联合测定问题，能够快速准确测定出氧化铁粉中多种组分的含量，方法快速准确，不仅拓宽了X荧光光谱仪的分析范围，还可以让生产厂及时掌握氧化铁粉主要化学成分，从而更好的控制生产工艺。本发明方法对提高冷轧厂氧化铁粉的品位具有很好的指导意义。本发明方法利用现有仪器设备即可进行，具有操作简单、易于实现、准确性和再现性良好的特点。

具体实施方式

本应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法利用X荧光光谱仪进行测定。首先选出强度和信背比均较高的谱线作为分析曲线，铝、硅、磷、硫、钾、钙、锰七种元素的分析谱线、晶体、探测器、谱峰2θ角度及测量时间分别为：铝Al-Ka PET PC 144.784°30s 、磷P-Ka Ge PC 141.096°20s、硫S-Ka Ge PC 110.718°20s、钾K-Ka LiF1 PC 136.692°30s、钙Ca-Ka LiF1 PC 113.118°20s、锰Mn-Ka LiF1 SC ，设定分析条件：光管电压50KV、电流50mA，滤光片无，衰减器无。然后制备氧化铁粉标准样品一和氧化铁粉标准样品二，其中在氧化铁粉标准样品一中加入少量的国家标准炉渣样品的方法制作了高含量的氧化铁粉标准样品二，其混匀手段为准确按比例称量后于多普勒混匀仪中充分混合后于干燥器中备用作标准样品。由于氧化铁粉成分单一，颗粒间粘结性差，直接压制很难得到强度理想的样片，因此需采用适当的粘合剂以得到强度达到要求的样片。X射线荧光光谱分析压制样片常用的粘合剂有碳酸锂、淀粉和酒精。淀粉作为此项实验的粘结剂，但在实践过程中发现了如下问题：由于淀粉的吸湿性较强，若不对其进行烘干，所得样片的含水量较大；而本方法所用的理学PrimusII荧光光谱仪需对进样口单独抽真空，样片中水分较多时，抽真空会出现困难，会导致进样时间长甚至无法进样；而若对淀粉进行烘干，其粘结性会大大降低，与试样混合后无法压制成样片。而以碳酸锂做粘结剂可得到较为强度理想的样片，且锂、碳、氧三种元素与氧化铁粉中各待测组分间无谱线重叠，吸收增强效应亦不显著；因此碳酸锂为最佳的粘结剂。为确定样品与粘合剂的最佳混合比例，本研究按照不同的混合比压制了一系列样片，对其强度进行观察可见，碳酸锂所占比例较低时，样片强度不佳；当二者比例达到1:5后，样片强度就比较理想，为尽可能得使样片中待测组分占有较高含量，确定粘结剂混合比例为m_氧化铁粉:m_碳酸锂=1:4～1:7，最好为1:5。在压制样片时，试样与粘结剂是否混匀会直接影响到分析结果的准确性。此外，由于碳酸锂试剂颗粒较大，若不经磨碎直接压片，碳酸锂的粒度有可能会对分析结果造成影响。根据氧化铁粉和碳酸锂的颜色有较大差异（深红色和白色），本研究设计了如下混合方法：将样品和粘结剂按比例称好后转入烧杯中，用药匙小心搅拌直至呈均一的暗红色。将混合粉末倒入震动磨磨盘中进行磨盘的清洗工作（在这里综合考虑，选用铬钢磨盘），待清洗工作完成后，将剩余的混合粉末一并倒入磨盘中粉碎60s，200目过筛之后收集备用。在进行压片制样时压力太低或保压时间不够，都会对样片的机械强度造成影响，压力越大将会增加液压机的负荷，相应压制出的样品机械强度就会越大,但在实际操作中，样环压坏几率增加。荧光分析用样品必须表面光滑且有一定的强度，若在真空室破裂会造成仪器的损坏。为保证压片机的正常负荷，又保证了样片的强度，我们选用了压力15Mpa，稳压时间15s。制备氧化铁粉待测试样：将氧化铁粉样品与粘结剂碳酸锂按照比例1：5混合均匀，于压片机压力15MPa、稳压时间15的条件下压成片样，用吹风机吹去表面杂质灰尘后，放于干燥器内备用。最后，利用X荧光光谱仪，创建分析方法，设置合适的分析条件及优化好的测量条件，分析氧化铁粉标准样品一和氧化铁粉标准样品二，完毕后通过作增强吸收及谱线重叠干扰的扣除后，线性回归分析曲线，相关系数理想；然后选用该分析曲线进行氧化铁粉待测试样的测定，根据分析谱线强度与浓度的对应关系，即可计算出氧化铁粉中多种组分的含量。

为了验证本方法的可行性，在上述条件下做了一系列精密度试验、准确度试验。精密度试验针对同一氧化铁粉样品连续分析10次，计算器平均值及相对标准偏差；准确度试验选取若干氧化铁粉试样，用本方法进行测定，将所得结果与ICP-AES法进行比对，试验数据见表1、表2。

Figure 2011101849572100002DEST_PATH_IMAGE001

Figure 2011101849572100002DEST_PATH_IMAGE002

通过以上试验数据表明，本方法利用X射线荧光法分析氧化铁粉的精密度、准确度能够满足氧化铁粉的分析技术要求。与ICP-AES法相比，本方法大大缩短了试样的分析周期，具有操作简便、容易掌握等优点。它的试验成功，进一步扩展了氧化铁粉的分析渠道，为控制氧化铁粉的产品质量、提高氧化铁粉的利用率提供了保证。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

第一步：利用X荧光光谱仪创建分析方法：选择铝、硅、磷、硫、钾、钙、锰七种元素的分析谱线、晶体、探测器、谱峰2θ角度及测量时间等分析参数，如表3所示。

Figure 2011101849572100002DEST_PATH_IMAGE003

第二步：制备标准样片一：选择合适的国标标准氧化铁粉样品，各组分含量如表4所示；同时选用有一定含量梯度、有代表性的自选氧化铁粉试样用化学法和ICP-OES法进行分析定值后作为补充，各组分含量如表5所示，得到氧化铁粉标准样品一。准确称取该氧化铁粉标准样品一与粘结剂碳酸锂按照 1:5 的比例于振动磨中研磨60s，200目筛通过之后，用压片机15MPa、稳压时间15s的条件下压成片样，用吹风机吹去表面杂质灰尘后，即得标准样片一，放于干燥器内备用。

Figure 2011101849572100002DEST_PATH_IMAGE004

Figure 2011101849572100002DEST_PATH_IMAGE005

第三步：制备标准样片二：在氧化铁粉标准样品一中部分组分的浓度含中加入少量的国家标准炉渣样品的方法制作这些组分的高含量标准样品，准确按比例称量后于多普勒混匀仪中充分混合后于干燥器中待用作标准样品二；标准样片二的制备方法同标准样片一的制备方法。各组分含量如表6所示。

Figure 2011101849572100002DEST_PATH_IMAGE006

第四步：制备氧化铁粉试样的待测样片：将氧化铁粉试样与粘结剂碳酸锂按照比例1:5混合均匀，于压片机压力15MPa、稳压时间15s的条件下压成片样，用吹风机吹去表面杂质灰尘后，放于干燥器内待用；

第五步：氧化铁粉中多种组分含量的测定：利用X荧光光谱仪，创建分析方法，设置分析条件及测量条件，分析标准样片一和标准样片二，完毕后通过增强吸收及谱线重叠干扰的扣除后，线性回归分析曲线，各元素线性良好；然后选用该分析曲线进行待测样片的测定，根据分析谱线强度与浓度的对应关系，计算出氧化铁粉中多种组分的含量。分析结果见表7。

Figure 2011101849572100002DEST_PATH_IMAGE007

本方法限定氧化铁粉标准样品一和氧化铁粉标准样品一中杂质含量范围，这样低杂质含量的标准样品和高杂质含量的标准样品之间的杂质含量有一定的差异，使二者的检测结果能形成线性回归分析曲线。只要在所限定的氧化铁粉标准样品一和氧化铁粉标准样品一中杂质含量范围内取值，均能形成线性回归分析曲线，所以在此不再对杂质含量各端值（临近端值）的点进行举例说明。

本方法限定氧化铁粉标准样品一、氧化铁粉标准样品二和氧化铁粉样品与粘结剂之间的配比关系，其目的是为了能使样品和粘结剂能压制成片，经实验证明m_氧化铁粉:m_碳酸锂=1:4～1:7均能压制成样片。

Claims

1.一种应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法，其特征在于，该方法步骤为：

2.根据权利要求１所述的应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法，其特征在于，所述步骤A中的氧化铁粉标准样品一由用化学法和ICP-OES法进行分析定值后的氧化铁粉对国标标准氧化铁粉样品进行补充而得。

3.根据权利要求１所述的应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法，其特征在于，所述步骤B中氧化铁粉标准样品二是在所述氧化铁粉标准样品一中加入国家标准炉渣样品，混合均匀。

4.根据权利要求3所述的应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法，其特征在于：所述氧化铁粉标准样品一和国家标准炉渣样品于多普勒混匀仪中充分混合。

5.根据权利要求１所述的应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法，其特征在于，所述步骤A、B、和C中的压制方法为：将氧化铁粉标准样品一、氧化铁粉标准样品二和氧化铁粉样品分别与粘结剂按照重量比1:4-1:7混合均匀，于压片机压力15MPa、稳压时间15s的条件下分别压成片样；所述的粘结剂为碳酸锂、淀粉或酒精。

6.根据权利要求5所述的应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法，其特征在于：所述的粘结剂为碳酸锂。

7.根据权利要求6所述的应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法，其特征在于：所述氧化铁粉标准样品一、氧化铁粉标准样品二和氧化铁粉样品与粘结剂的重量比均为1:5。

8.根据权利要求5、6或7所述的应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法，其特征在于，所述的混合均匀为：氧化铁粉标准样品一、氧化铁粉标准样品二和氧化铁粉样品分别与粘结剂在振动磨中研磨60s、然后过200目筛。

9.根据权利要求１-7所述的任意一种应用X荧光压片法测定氧化铁粉中组分含量的方法，其特征在于：所述步骤D中，利用X荧光光谱仪分析时，铝、硅、磷、硫、钾、钙和锰七种元素的分析谱线、晶体、探测器、谱峰2θ角度及测量时间分别为：铝Al-Ka PET PC 144.784°30s、磷P-Ka Ge PC 141.096°20s、硫S-Ka Ge PC 110.718°20s、钾K-Ka LiF1 PC 136.692°30s、钙Ca-Ka LiF1 PC 113.118°20s、锰Mn-Ka LiF1 SC，设定分析条件：光管电压50KV、电流50mA，滤光片无，衰减器无。