CN105784746A - 石墨坩埚熔样与x射线荧光结合测定硅铁合金元素的方法 - Google Patents

石墨坩埚熔样与x射线荧光结合测定硅铁合金元素的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨坩埚熔样与X射线荧光结合测定硅铁合金元素的方法，本方法通过熔剂、熔样温度、熔样时间、脱模剂品种、脱模剂用量的优化，采用两次熔融处理的方式，首先在石墨坩埚中熔融，制备成熔珠，然后用黄铂金坩埚熔融制备成玻璃熔片，本发明减小了直接熔样对黄铂金坩埚产生的严重腐蚀，较好的保护了黄铂金坩埚，得到了满足荧光检测要求的玻璃熔片。并且该法可同时进行Si、Al、Ca、P、Mn、Cr元素含量快速检验，提高了检验效率。

Description

石墨坩埚熔样与X射线荧光结合测定硅铁合金元素的方法
技术领域
本发明涉及测定合金元素分析法，特别涉及一种石墨坩埚熔样与X射线荧光结合测定硅铁合金元素的方法。
背景技术
硅铁合金是炼钢生产重要的脱氧剂和合金元素添加剂，是一种价值较高的炼钢原料，硅铁作为合金元素加入剂，广泛用于低合金结构钢、合结钢、弹簧钢、轴承钢、耐热钢及电工硅钢之中，以外硅铁在铁合金生产及化学工业中，常用作还原剂。硅铁在钢工业、铸造工业及其他工业生产中被广泛应用。
准确测定硅铁合金中Si、Al、Ca、P、Mn、Cr等化学元素的含量，不但是公司进厂原料结算的依据，而且还会影响到钢种的质量，所以对分析数据的准确把关至关重要。目前的炼钢企业的硅铁合金入厂检验主要采用氟硅酸钾容量法检测硅含量，电感耦合等离子体原子发射光谱检测Al、Ca含量，每个检测项目需单独进行检测，且氟硅酸钾容量法分析周期长、结果受人为因素影响大，无法满足行业快速发展的需要。
X-射线荧光光谱分析可测元素范围广、浓度范围宽，可进行多元素同时测定，具有快速、准确、操作自动化等优点，而氧化物的硼酸盐熔融制样玻璃融片检测法由于消除了样品的粒度效应和矿物效应，被认为是X荧光分析中最精确的制样方法。但是该方法的实施难点在于试样处理，由于硅铁中Si含量高，一是对黄铂金坩埚的腐蚀很严重，二是熔片的均匀性较差，容易裂片，由于对硅铁等铁合金实施熔融制样的技术难度，导致因内外采用熔融制样－X荧光光谱分析硅锰、硅铁等铁合金主次元素的方法很少。因此，解决硅铁合金荧光分析结果的准确性和坩埚安全性的的问题是测定硅铁合金元素含量亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种石墨坩埚熔样与X射线荧光结合测定硅铁合金元素的方法，本方法通过熔剂、熔样温度、熔样时间、脱模剂品种、脱模剂用量的优化，采用两次熔融处理的方式，首先在石墨坩埚中熔融，制备成熔珠，然后用黄铂金坩埚熔融制备成玻璃熔片，本发明减小了直接熔样对黄铂金坩埚产生的严重腐蚀，较好的保护了黄铂金坩埚，得到了满足荧光检测要求的玻璃熔片。
为达到上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
石墨坩埚熔样与X射线荧光结合测定硅铁合金元素的方法，包括如下步骤：
1)石墨坩埚熔样：按质量比1：1.8～2：0.18～0.22依次称取Li2CO3、Li2B4O7、硅铁合金于滤纸上，搅拌均匀后包裹紧密置于石墨坩埚中，然后将石墨坩埚置于箱式电阻炉在970℃～990℃温度条件下熔融38min～45min，坩埚中混合样品熔化一体成熔珠状，取出坩埚冷却至22～25℃；
2)黄铂金坩埚熔样：按质量比3～3.2：1：3，将经步骤1)处理后的熔珠、Li2CO3和Li2B4O7加至黄铂金坩埚中，添加5～7滴KI，然后将黄铂金坩埚于箱式电阻炉在1100℃温度条件下熔融18min～22min，坩埚中混合样品熔融制备成玻璃熔片，取出坩埚冷却至22～25℃；
3)光谱仪检测，使用X射线荧光光谱仪按仪器原理检测分析。
优选的，所述石墨坩埚熔样与X射线荧光结合测定硅铁合金元素的方法，包括如下步骤：依次称取1.0000gLi2CO3、2.0000gLi2B4O7、0.2000g样品于滤纸上，搅匀，包裹紧密，置于石墨坩埚中，然后将石墨坩埚置于箱式电阻炉在980℃温度条件下熔融40min，取出坩埚冷却，将融珠放入装有1.0000gLi2CO3、3.0000gLi2B4O7混合熔剂的黄铂金坩埚中，滴加5滴KI，于箱式电阻炉中1100℃熔融20min，取出坩埚冷却，然后使用X射线荧光光谱仪按仪器原理检测分析。
本发明的有益效果在于：
1、采用石墨坩埚熔样-X荧光分析硅铁合金方法检测结果的精密度满足生产检验要求。该法可同时进行Si、Al、Ca、P、Mn、Cr元素含量快速检验，提高了检验效率，采用传统的化学分析方法，分析一个硅铁中Si、Al、Ca元素，至少要6个小时左右，采用本项目所述方法仅需要约3小时。Si元素检测结果精密度和稳定性优于氟硅酸酸钾容量法；
2、本检测方法不但减小了直接熔样对黄铂金坩埚产生的严重腐蚀，并且解决了熔片的均匀性差容易裂片的问题，通过采用石墨坩埚熔融预氧化处理得到满足荧光检测要求的熔片，石墨坩埚成本低，可反复使用，有效保护了黄铂金坩埚，降低了检验成本。
3、实现了分析自动化,减小了人为因素的影响,提高了检测结果的稳定性和准确性。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：
图1表示采用石墨坩埚制备熔珠试样的过程；
图2表示采用黄铂金坩埚制备玻璃熔片的过程。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
通过大量对比实验(如：仪器分析与经典化学分析的对比实验)确定方法的可行性、可靠性，检测数据的准确度及精密度。
实施例
本实施例中所有标准试样和测试样的玻璃熔片的制备方法均按如下所示步骤进行：
依次称取1.0000gLi2CO3、2.0000gLi2B4O7熔剂、0.2000g样品于滤纸上，搅匀，包裹紧密，置于石墨坩埚中，于箱式电阻炉中980℃熔融40min，取出冷却，将融珠放入装有1.0000gLi2CO3、3.0000gLi2B4O7混合熔剂的黄铂金坩埚中，滴加5滴KI，于箱式电阻炉中1100℃熔融20min，取出坩埚冷却。
一种石墨坩埚熔样与X射线荧光结合测定硅铁合金元素的方法包括如下步骤：
步骤(一)、首先建立X射线荧光光谱法工作曲线；
(1)建立X荧光的条件参数，参数如表1所示：
表1X荧光光谱仪器分析条件
(2)在X荧光分析仪上建立工作曲线
由于现有的标准试样部分组分含量范围有限，为了使工作曲线范围满足日常检验要求，通过改变称样量和添加基准物质的方法扩大校准样品组分含量范围，各组分含量范围和标准试样编号如表2所示：
表2每种校准样品中各组分含量
将表2所示的校准样品通过上述玻璃熔片的制备方法制备成玻璃熔片，建立X射线荧光光谱法的工作曲线。
步骤(二)、样品的测量
将待测样品通过上述玻璃熔片的制备方法制备成玻璃熔片放入X射线荧光光谱仪中，应用步骤(二)建立的工作曲线测量样品，经X射线荧光光谱仪检测后，自动计算出样品中各元素的含量。
(1)精密度验证
将标准试样(YSBC25615-97组分)按实验方法熔融制备7个样片，按分析条件进行测量，其精密度数据见表3所示：
表3方法精密度验证(n＝8)
(2)方法准确度验证
按实验方法制备熔片按分析条件进行检测，部分样品检测结果见表4：
表4方法准确度验证
(3)方法效果评价
采用t法检验对化学分析方法与X荧光检测方法的一致性进行检查，检测结果如表5所示：
表5硅铁检测结果统计表
采用其中d表示(化学检测值-仪器检测值)的平均值；Sd表示(化学检测值-仪器检测值)的标准偏差，n表示检测次数。
Si元素t＝1.654；t(0.0530)＝2.042；t＜t(0.0530)，故说明X荧光检测与氟硅酸酸钾容量法检测不存在显著性差异，其中。
Al元素t＝1.782；t(0.0526)＝2.056；t＜t(0.0530)，故说明X荧光检测与ICP检测不存在显著性差异。
Ca元素t＝0.741，t(0.0527)＝2.052；t＜t(0.0530),故说明X荧光检测与ICP法检测不存在显著性差异。
通过实验和验证，采用石墨坩埚熔样-X荧光分析硅铁合金方法与原检测方法不存在显著性差异，检测结果的精密度满足生产检验要求。该法可同时进行Si、Al、Ca、P、Mn、Cr元素含量快速检验，提高了检验效率，Si元素检测结果精密度和稳定性优于氟硅酸酸钾容量法。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.石墨坩埚熔样与X射线荧光结合测定硅铁合金元素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)石墨坩埚熔样：按质量比1：1.8～2：0.18～0.22依次称取Li2CO3、Li2B4O7、硅铁合金于滤纸上，搅拌均匀后包裹紧密置于石墨坩埚中，然后将石墨坩埚置于箱式电阻炉在970℃～990℃温度条件下熔融38min～45min，坩埚中混合样品熔化一体成熔珠状，取出坩埚冷却至22～25℃；
2)黄铂金坩埚熔样：按质量比3～3.2：1：3，将经步骤1)处理后的熔珠、Li2CO3和Li2B4O7加至黄铂金坩埚中，添加5～7滴KI，然后将黄铂金坩埚于箱式电阻炉在1100℃温度条件下熔融18min～22min，坩埚中混合样品熔融制备成玻璃熔片，取出坩埚冷却至22～25℃；
3)光谱仪检测，使用X射线荧光光谱仪按仪器原理检测分析。
2.根据权利要求1所述石墨坩埚熔样与X射线荧光结合测定硅铁合金元素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
依次称取1.0000gLi2CO3、2.0000gLi2B4O7、0.2000g样品于滤纸上，搅匀，包裹紧密，置于石墨坩埚中，然后将石墨坩埚置于箱式电阻炉在980℃温度条件下熔融40min，取出坩埚冷却，将融珠放入装有1.0000gLi2CO3、3.0000gLi2B4O7混合熔剂的黄铂金坩埚中，滴加5滴KI，于箱式电阻炉中1100℃熔融20min，取出坩埚冷却，然后使用X射线荧光光谱仪按仪器原理检测分析。
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