CN102331364A - 用于x射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金的熔融制样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于X射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金的熔融制样方法，其特征在于：先用四硼酸锂在铂金坩埚内挂一层均匀的保护壁；再将铝镁钙铁样品、碳酸锂和碘化钾放入挂有保护壁的铂金坩埚内，混匀，然后覆盖一层四硼酸锂；然后对铝镁钙铁样品进行预氧化；最后把氧化好的铝镁钙铁样品进行熔融，冷却即得铝镁钙铁合金的玻璃熔片。本方法具有制样时间短，制出的玻璃熔片均匀完美，可完全消除矿物效应和粒度效应的特定。所得到的玻璃熔片用于X射线荧光光谱分析，得到的分析结果准确可靠，符合现代企业对检测化验数据快速化、准确化的需要。本方法安全可靠、操作简单、重现性好，拓宽了X射线荧光光谱法的应用范围。
Description
技术领域
本发明属于分析检测技术领域，尤其是一种用于X射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金的熔融制样方法。
背景技术
铝镁钙铁合金是一种新型的炼钢脱氧剂，具备低硅、低碳、低硫等特点，对于冶炼低硅钢时比硅铁、硅钙等高硅铁合金有着无可比拟的优点。铝镁钙铁合金中的元素含量不仅是炼钢工艺参数调整的重要依据，同时也是大多数出售和采购该类铁合金的公司进行价格核算的依据，所以准确测定铝镁钙铁合金中元素含量至关重要。但目前并没有相关铝镁钙铁合金的产品标准和检测标准，大多数使用者均采用传统湿法化学进行元素测定，过程繁琐。
现代仪器分析方法如X射线荧光光谱法具有简便、快速的特点，但该法一般需倚赖大量的标准样品，而铝镁钙铁合金作为一种新型的铁合金，目前并没有相应的国家标准样品，所以该法受到部分限制。所幸的是，在X射线荧光光谱法的熔融制样法中，不但具有人工合成标准样品的优点，同时还能够克服样品的粒度效应和矿物效应，提高分析准确度，实现快速分析铝镁钙铁合金的难题。
但在采用熔融法分析铁合金时，由于熔融温度高，试样会对制样器皿——铂金坩埚造成强烈腐蚀，所以一般认为不可行，成为分析界的难题。邯钢理化检验实验室对于采用熔融法分析铁合金已经积累了丰富的经验，如专利CN200910074796.4和CN201010111253.8所述，对于常规铁合金如硅铁、锰铁等均已实现了熔融法测定，但作为新型铁合金的铝镁钙铁合金并没有涉及。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不会对贵重铂金坩埚产生腐蚀的用于X射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金的熔融制样方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：先用四硼酸锂在铂金坩埚内挂一层均匀的保护壁；再将铝镁钙铁样品、碳酸锂和碘化钾放入挂有保护壁的铂金坩埚内，混匀，然后覆盖一层四硼酸锂；然后对铝镁钙铁样品进行预氧化；最后把氧化好的铝镁钙铁样品进行熔融，冷却即得铝镁钙铁合金的玻璃熔片。
本发明进一步的工艺步骤为：
（1）取四硼酸锂于铂金坩埚内，在1000～1050℃下熔融；熔化后取出铂金坩埚缓慢旋转，使四硼酸锂在铂金坩埚内挂一层均匀的保护壁；
（2）取铝镁钙铁样品、碳酸锂和碘化钾放入铂金坩埚中，混匀，然后在其上覆盖四硼酸锂；
（3）把铂金坩埚放入800℃的马弗炉中，对铝镁钙铁样品进行预氧化15～20 min；
（4）把氧化好的铝镁钙铁样品放入熔样炉内，进行熔融；
（5）取出熔制好的铝镁钙铁样品，冷却至室温，即得铝镁钙铁合金的玻璃熔片。
进一步的，本发明所述步骤（1）中四硼酸锂的用量可根据坩埚大小做适当调整，最好为5.0000g～8.0000g。
进一步的，本发明所述步骤（2）中，铝镁钙铁样品与碳酸锂的重量比为1:5～10，铝镁钙铁样品的用量为0.2000～0.5000g；碘化钾的用量为0.5000g；四硼酸锂的用量为1.0000～3.0000g。
进一步的，本发明所述步骤（3）中，铂金坩埚先在马弗炉门口预热1～2min，然后再缓慢逐步移入炉膛内进行预氧化。
更进一步的，本发明所述步骤（4）中，熔融温度为1050℃；熔融过程前静置时间3min，炉体摆动时间15min，后静置时间2min。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：首先利用碳酸锂对铝镁钙铁进行预氧化，然后在熔样炉中进行高温熔融制成均匀玻璃熔片的方法。采用该方法可在不对贵重铂金坩埚产生腐蚀的前提下制成玻璃熔片；其制样时间短，制出的玻璃熔片均匀完美，可完全消除矿物效应和粒度效应。所得到的玻璃熔片用于X射线荧光光谱分析，得到的分析结果准确可靠，符合现代企业对检测化验数据快速化、准确化的需要。本发明方法安全可靠、操作简单、重现性好，拓宽了X射线荧光光谱法的应用范围。
具体实施方式
本用于X射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金的熔融制样方法包括挂壁、预氧化、熔融等步骤，通过预氧化来氧化铝镁钙铁合金中的单质类物质，从而消除熔融过程对铂金坩埚的腐蚀。预氧化的技术难点为氧化剂的选取，所用氧化剂要在保证氧化完全的前提下，不腐蚀铂金坩埚。本法明中氧化剂的选取机理如下：对于碳酸锂高氧化活性的机理通常认为是由其在高温下分解释放的二氧化碳来实现的。碳酸锂的分解温度在700～800℃之间，不同气氛下分解温度稍有差异。当样品温度被加热至700℃时碳酸锂开始分解释放二氧化碳，氧化反应发生，一直持续到碳酸锂分解完全。由于该状态是一个持续放出气体的过程，所以在一定程度上气体的逸出起到了搅拌的作用，对试样和氧化剂的充分混合接触十分有利，而表面覆盖的四硼酸锂又防止了样品的喷溅。同时，因为四硼酸锂的熔点为921℃，而预氧化是在800℃下的马弗炉内进行，所以四硼酸锂在坩埚内壁形成的保护壁在800℃氧化时，仍能保持固态，起到隔绝试剂和坩埚内壁接触的作用，这样在整个氧化过程中，单质金属没有机会和铂金器皿接触，使得整个预氧化过程能够在安全可靠的条件下进行。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明方法。
实施例1：本熔融制样方法通过以下步骤完成：
1、称取7.0000g四硼酸锂于铂金坩埚内，在1000℃下熔融，取出后缓慢旋转坩埚，在铂金坩埚内挂一层有一定高度且均匀的保护壁；
2、称取0.2000g铝镁钙铁样品、0.5000g碘化钾和1.5000g碳酸锂，放入铂金坩埚中，混匀；
3、在已混匀的上述样品混合物的表面均匀覆盖2.0000g的四硼酸锂；
4、把铂金坩埚放入已升温至800℃的马弗炉中进行预氧化，此过程应让铂金坩埚在炉门口预热1.5min，然后分步缓慢进入炉膛约18min即可，氧化完全后的样品应为可流动的液体，且试样内没有黑色颗粒物；
5、把氧化好的样品放入熔样炉内，熔融温度1050℃，熔融过程前静置时间3min，炉体摆动时间15min，后静置时间2min；
6、取出，冷却后得到均匀完美的铝镁钙铁合金玻璃熔片。
实施例2：本熔融制样方法通过以下步骤完成：
1、称取5.0000g四硼酸锂于铂金坩埚内，在1050℃下熔融，取出后缓慢旋转坩埚，在铂金坩埚内挂一层有一定高度且均匀的保护壁；
2、称取0.5000g铝镁钙铁样品、0.5000g碘化钾和2.5000g碳酸锂，放入铂金坩埚中，混匀；
3、在已混匀的上述样品混合物的表面均匀覆盖1.0000g的四硼酸锂；
4、把铂金坩埚放入已升温至800℃的马弗炉中进行预氧化，此过程应让铂金坩埚在炉门口预热1.0min，然后分步缓慢进入炉膛约15min即可，氧化完全后的样品应为可流动的液体，且试样内没有黑色颗粒物；
5、把氧化好的样品放入熔样炉内，熔融温度1050℃，熔融过程前静置时间3min，炉体摆动时间15min，后静置时间2min；
6、取出，冷却后得到均匀完美的铝镁钙铁合金玻璃熔片。
实施例3：本熔融制样方法通过以下步骤完成：
1、称取8.0000g四硼酸锂于铂金坩埚内，在1050℃下熔融，取出后缓慢旋转坩埚，在铂金坩埚内挂一层有一定高度且均匀的保护壁；
2、称取0.2500g铝镁钙铁样品、0.5000g碘化钾和2.5000g碳酸锂，放入铂金坩埚中，混匀；
3、在已混匀的上述样品混合物的表面均匀覆盖3.0000g的四硼酸锂；
4、把铂金坩埚放入已升温至800℃的马弗炉中进行预氧化，此过程应让铂金坩埚在炉门口预热2.0min，然后分步缓慢进入炉膛约20min即可，氧化完全后的样品应为可流动的液体，且试样内没有黑色颗粒物；
5、把氧化好的样品放入熔样炉内，熔融温度1050℃，熔融过程前静置时间3min，炉体摆动时间15min，后静置时间2min；
6、取出，冷却后得到均匀完美的铝镁钙铁合金玻璃熔片。
试验例：利用本熔融制样方法所得铝镁钙铁合金玻璃熔片的准确性和稳定性试验。
第一，标准曲线的建立：
铝镁钙铁样品选用某一铁矿石和某一铝矾土进行复配，由于铁矿石和铝矾土中物质形态为氧化物形态，所以称量的时候换算成元素质量折算成总质量为0.2000g后进行，如表1所示；同时又引入一组硅铁国家标准样品作为钙的校准值。熔制出玻璃熔片后，测量各元素的荧光强度并绘制校准曲线。
第三，样品的测量
由于铝镁钙铁合金没有标准样品，准确性的验证通过和其他方法的比对来实现，其中铝和EDTA容量法进行比对，镁和钙与ICP-AES法进行比对。结果如表2所示，两种不同方法得出的测量结果非常接近，完全在允许的误差范围之内，说明该方法的测定值是准确可靠的。
同时，为了验证本法从称量、预氧化到熔融过程中的稳定性，对同一试样进行了连续11次的相同称量，熔融操作，从实验数据的重现性上考察该方法的稳定性，实验数据如表3所示。各元素的相对标准偏差都在较小的范围内，说明本法从称量、预氧化到熔融整个过程稳定可靠。
综上所述，本发明提供的用于X射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金类样品的熔融制样方法非常可靠，可极大的提高分析结果的准确性和稳定性，实现了多元素的同时报出。
Claims (6)
1.一种用于X射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金的熔融制样方法，其特征在于：先用四硼酸锂在铂金坩埚内挂一层均匀的保护壁；再将铝镁钙铁样品、碳酸锂和碘化钾放入挂有保护壁的铂金坩埚内，混匀，然后覆盖一层四硼酸锂；然后对铝镁钙铁样品进行预氧化；最后把氧化好的铝镁钙铁样品进行熔融，冷切即得铝镁钙铁合金的玻璃熔片。
2.根据权利要求１所述的用于X射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金的熔融制样方法，其特征在于，其工艺步骤为：
（1）取四硼酸锂于铂金坩埚内，在1000～1050℃下熔融；熔化后取出铂金坩埚缓慢旋转，使四硼酸锂在铂金坩埚内挂一层均匀的保护壁；
（2）取铝镁钙铁样品、碳酸锂和碘化钾放入铂金坩埚中，混匀，然后在其上覆盖四硼酸锂；
（3）把铂金坩埚放入800℃的马弗炉中，对铝镁钙铁样品进行预氧化15～20 min；
（4）把氧化好的铝镁钙铁样品放入熔样炉内，进行熔融；
（5）取出熔制好的铝镁钙铁样品，冷却至室温，即得铝镁钙铁合金的玻璃熔片。
3.根据权利要求2所述的用于X射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金的熔融制样方法，其特征在于：所述步骤（1）中四硼酸锂的用量为5.0000g～8.0000g。
4.根据权利要求2所述的用于X射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金的熔融制样方法，其特征在于：所述步骤（2）中，铝镁钙铁样品与碳酸锂的重量比为1:5～10，铝镁钙铁样品的用量为0.2000～0.5000g；碘化钾的用量为0.5000g；四硼酸锂的用量为1.0000～3.0000g。
5.根据权利要求2所述的用于X射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金的熔融制样方法，其特征在于：所述步骤（3）中，铂金坩埚先在马弗炉门口预热1～2min，然后再缓慢逐步移入炉膛内进行预氧化。
6.根据权利要求2－5所述的任意一种用于X射线荧光光谱分析的铝镁钙铁合金的熔融制样方法，其特征在于：所述步骤（4）中，熔融温度为1050℃；熔融过程前静置时间3min，炉体摆动时间15min，后静置时间2min。
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