CN110426408A - X射线荧光光谱仪检测生铁中砷、锡元素含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种X荧光光谱仪检测生铁中砷、锡元素含量的分析方法。该方法包括对在高炉出铁取得的生铁试样块，其外观为圆台状，高35‑55mm、上表面直径28‑32mm、下表面直径38‑42mm，用切割机从中间切断，将其中小头的一段试样经砂轮机抛光磨制后，得到与制作标准曲线的标准样品表面基准一致的待检测生铁样品；利用OXSAS软件绘制砷、锡元素校准工作曲线，对待检测生铁样品进行砷、锡元素含量的检测分析。该方法制样快速，代表性强，检测结果准确度、精密度高，适合现场快速分析的需求。

Description

X射线荧光光谱仪检测生铁中砷、锡元素含量的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种测定生铁中砷、锡元素含量的检测方法，尤其涉及一种利用波长色散X荧光光谱仪检测生铁中砷、锡元素含量的方法。

背景技术

随着炼钢工艺的不断发展，对炼钢所用的原料质量的要求也不断提高，尤其用来冶炼取向硅钢、管线钢、汽车板等所用的原料生铁，对其中有害元素砷、锡的含量要求在几十个ppm以下，才能满足钢材特殊物理性能的要求，因此，在当代钢铁冶炼生产过程中，亟待提供一种简便准确的检测生铁中砷、锡元素含量的方法用于指导生产。

目前生铁中砷、锡元素的检测，通常采用传统的湿法化学分析。由于在分析过程中，需要使用大量的无机试剂和有机试剂进行样品的处理，不仅分析时限较长，分析过程繁复，分析成本较高，对生态环境也有一定的有害影响，为此湿法化学分析正逐步被快速发展的仪器分析所替代，其中光电直读光谱分析、波长色散X射线荧光光谱法由于样品处理相对简单，分析速度快，可多元素同时进行测定，且方法的精密度、准确性较好，已得到广泛的应用。

对于波长色散X射线荧光光谱法，目前有粉末压片、熔融制样、块状样品直接分析等方式，但现有技术中还没有采用块状样品直接分析的方式直接用于生铁中砷、锡元素含量的分析。

发明内容

针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明提供一种X射线荧光光谱仪检测生铁中砷、锡元素含量的方法，包括以下步骤：

步骤一，将高炉出铁取得的圆台形生铁试样进行切割，得到上表面半径较小的圆台状生铁A和上表面半径较大的圆台状生铁B；

步骤二，对圆台状生铁A的切割面进行研磨铣削作为分析面，得到待检测生铁样品；

步骤三，采用X射线荧光光谱仪在设定好的荧光仪测量条件下，测试多个能够覆盖待检测生铁样品中砷、锡元素含量范围的有证标准生铁样品，应用OXSAS软件，绘制测量的强度值与标准值的校准工作曲线，线性相关系数满足分析要求；

步骤四，按照步骤三的荧光仪测量条件，利用X射线荧光光谱仪对待检测生铁样品进行砷、锡元素含量的检测。

在步骤一中，所述圆台形生铁试样的高为35mm-55mm，上下表面直径分别为30mm和40mm左右，例如分别为28-32mm和38-42mm；优选的，所述圆台形生铁其中试样的高为35mm，上下表面直径分别为30mm和40mm。

在步骤一中，所述圆台形生铁试样的切割位置在距该试样上表面的1/2～2/3处。

在步骤二中，采用磨样机和/或砂轮机对圆台状生铁A的切割面进行研磨铣削作为分析面。

上述分析面平整、无污染、无水痕、无砂眼、无裂纹，且表面纹理一致，待检测生铁样品厚度≥6mm；所述标准生铁样品与待检测生铁样品采用的基准基本一致。

在步骤三中，所述荧光仪测量条件为：谱线K_a1,2；管电压50KV；管电流50mA；探测器SC；晶体LiF200；2θ角砷元素为33.998°，锡元素为14.039°。

在步骤三中，在X射线荧光光谱仪OXSAS分析软件上建立生铁中砷、锡分析程序，利用9个标准样品建立工作曲线，经过曲线拟合，控制标样校核，得到校准工作曲线，线性相关系数R²≥0.99。

根据上述校准工作曲线，确定砷、锡元素的检测范围：砷元素的检测范围0.0017％-0.044％，锡元素的检测范围0.0018％-0.134％。

在步骤四中，利用X射线荧光光谱仪检测待检测生铁样品中As、Sn元素的强度值，根据绘制的校准工作曲线，采用OXSAS分析软件程序自动计算得到砷、锡元素的含量。砷的检测范围0.0017％-0.044％，测量时间为20-24s，再现性限0.0018％-0.0024％；锡元素的检测范围0.0018％-0.134％，测量时间为20-24s，再现性限0.0045％-0.0125％。

本发明采用切割机、磨样机或砂轮机联合波长色散X射线荧光光谱仪用于生铁中砷、锡的检测，样品处理简单，分析周期短，操作简单，易于掌握，实现了快速、准确、环保的分析生铁中砷、锡的含量，解决了化学检测方法繁杂，化学试剂用量大、分析时间长的缺点，可广泛应用于钢铁企业中冶炼过程生铁中砷、锡的质量控制。本发明提供的方法直接采用块状的生铁试样，并且生铁试样可以采用灰口铁试样，也可以采用白口铁试样，通过直接处理试样表面，进行元素的检测，相对于现有技术中的检测方法是较为快捷简便的检测方法，同时该方法检测简便，精密度准确度均可满足生产实际需求。

附图说明

图1是生铁切割外观示意图；

图2是砷的校准工作曲线图；

图3是锡的校准工作曲线图。

具体实施方式

通过以下具体实施方式详细说明本发明。

实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，实施例将有助于理解本发明，但是本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

该实施例提供一种测定生铁中砷、锡元素含量的检测方法，其包括以下步骤：

步骤一：如图1所示，将圆台形生铁用切割机进行切割，得到上表面直径较小的圆台状生铁A及上表面直径较大的圆台状生铁B，其中1代表生铁A和生铁B切割后的切割面，生铁A作为分析试样；本发明直接采用圆台形生铁进行切割获得分析试样，这样经过切割机进行切割后，可以直接获得直径能够满足X荧光光谱仪放置试样激发台所需的尺寸，检测过程更加简单，操作更加方便；其中，圆台形生铁试样的高为35mm，上下表面直径分别为30mm和40mm，切割位置在距圆台形生铁的上表面(直径较小一端)的1/2～2/3处之间进行切割，以其切断面作为分析面，也即是以圆台状生铁A的下表面作为分析面。一般情况下，生铁的成分有偏析现象，为了保证分析试样的代表性，尽量寻找成分偏析较小的部分作为分析样面，经试验发现，在距生铁的上表面(直径较小一端)的1/2～2/3处之间，成分偏析较小，因此选择在距圆台形生铁的上表面(直径较小一端)的1/2～2/3处之间进行切割，其他位置的切割面均会造成分析试样不具有代表性。并且试样生铁可以选择为白口铁试样，也可以采用灰口铁试样。

步骤二，用磨样机和/或砂轮机研磨铣削生铁样品A的分析面，得到待检测生铁样品。研磨铣削后样品表面平整、无污染、无水痕、无砂眼、无裂纹等表面缺陷，表面纹理一致，与制作标准曲线的标准样品表面基准一致，试样厚度≥6mm，以避免X射线击穿样品。

步骤三，采用X射线荧光光谱仪在设定好的荧光仪测量条件，测试不少于9个(该实施例为9个)能够覆盖分析试样含量范围的有证标准样品(其中标准生铁样品的来源可有两种：一种是直接购买生铁标准样品，但其基体通常与生产现场获得的生铁样品的基体组成有差异，实际分析时需要进行曲线的校准，购买的标准样品外形一般为高15mm，直径为20mm左右的圆柱形生铁；第二种是选择现场的生铁样品进行自制标准样品，其外形为与生铁A一样的圆台状)，利用OXSAS分析软件输入对应的标准样品的认定值，测定标准样品的强度，绘制强度与认定值的回归曲线，经控制样品的校核后，得到校准工作曲线，线性相关系数满足分析要求，具体为；

针对砷、锡元素的测定，设定X射线荧光光谱仪的测量参数，见表1

表1：

测定9个标准样品的强度，根据强度和标准值绘制校准工作曲线，得到的校准工作曲线分别为：

As Y＝23.992X+0.3399，

Sn Y＝2.0257X+0.0478。

式中X为元素浓度，Y为元素谱线强度。

校准工作曲线的线性范围为：砷元素的检测范围0.0017％-0.044％，锡元素的检测范围0.0018％-0.134％。

步骤四，利用X荧光光谱仪，对绘制的校准工作曲线进行验证。选用监控标准样品进行砷、锡元素含量的检测，利用X射线荧光光谱仪工作软件，对校准样品进行测定，得到测定值，与标准值比较，小于再现性限，满足要求。所用的标准样品含量及标准值见表2：

表2：

步骤五，利用X荧光光谱仪，对2个待测生铁样品中的砷、锡元素进行检测。其中，砷的检测范围0.0017％-0.044％，测量时间为20-24s，重复性限0.0006％-0.0008％：再现性限0.0018％-0.0024％；锡元素的检测范围0.0018％-0.134％，测量时间为20-24s，重复性限：0.0016％-0.0019％，再现性限0.0045％-0.0125％。

经过8次平行试验检测，得到检测结果如表3:

表3:

待测生铁样品	元素	测定平均值％	标准偏差(S)％	2.8S	重复性限％
						1	As	0.0041	0.00020	0.00056	0.0006
2	As	0.036	0.00028	0.00078	0.0008
						1	Sn	0.0066	0.00051	0.0014	0.0016
2	Sn	0.0163	0.00064	0.0018	0.0019

通过平行试验结果，说明本方法测定砷、锡含量精密度高。试验两个试样砷元素的平均含量分别为0.0041％，0.036％，锡元素两个试样的平均含量分别为0.0066％，0.0163％，两个试样的精密度试验均满足重复性限的要求，表明本发明提供的方法测定生铁中的砷、锡的重复性和准确性均能满足要求。

对比实施例

采用本发明测定生铁中砷、锡元素的含量与传统湿法分析测定生铁中砷、锡元素含量进行对比实验，结果如表4所示：

表4：

由以上表4结果，可见本发明分析速度快，分析一个试样只需要20min，而传统湿法分析方法需要6h；并且本发明提供的方法不需要传统湿法分析方法所用的试剂，因此污染少，分析结果与传统湿法分析方法结果差异较小，结果准确，代表性好。

综上所述，采用本发明的方法用于生铁中砷、锡元素的检测，简化了分析流程，缩短了分析时间，减少了试剂对环境的污染，操作安全环保，分析结果准确度、精密度均能满足生产需求。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种X射线荧光光谱仪检测生铁中砷、锡元素含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将高炉出铁取得的圆台形生铁试样进行切割，得到上表面半径较小的圆台状生铁A和上表面半径较大的圆台状生铁B；

步骤二，对圆台状生铁A的切割面进行研磨铣削作为分析面，得到待检测生铁样品；

步骤三，采用X射线荧光光谱仪在设定好的荧光仪测量条件下，测试多个能够覆盖待检测生铁样品中砷、锡元素含量范围的有证标准生铁样品，应用OXSAS软件，绘制测量的强度值与标准值的校准工作曲线，线性相关系数满足分析要求；

步骤四，按照步骤三的荧光仪测量条件，利用X射线荧光光谱仪对待检测生铁样品进行砷、锡元素含量的检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤一中，所述圆台形生铁试样的高为35mm-55mm，上下表面直径分别为28-32mm和38-42mm；优选的，所述圆台形生铁其中试样的高为35mm，上下表面直径分别为30mm和40mm。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在步骤一中，所述圆台形生铁试样的切割位置在距该试样上表面的1/2～2/3处。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤二中，采用磨样机和/或砂轮机对圆台状生铁A的切割面进行研磨铣削作为分析面。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述分析面平整、无污染、无水痕、无砂眼、无裂纹，且表面纹理一致，待检测生铁样品厚度≥6mm；所述标准生铁样品与待检测生铁样品采用的基准一致。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤三中，所述荧光仪测量条件为：谱线K_a1,2；管电压50KV；管电流50mA；探测器SC；晶体LiF200；2θ角砷元素为33.998°，锡元素为14.039°。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤三中，在X射线荧光光谱仪OXSAS分析软件上建立生铁中砷、锡分析程序，利用9个标准样品建立工作曲线，经过曲线拟合，控制标样校核，得到校准工作曲线，线性相关系数R²≥0.99。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：根据所述校准工作曲线，确定砷、锡元素的检测范围：砷元素的检测范围0.0017％-0.044％，锡元素的检测范围0.0018％-0.134％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤四中，利用X射线荧光光谱仪检测待检测生铁样品中As、Sn元素的强度值，根据绘制的校准工作曲线，采用OXSAS分析软件程序自动计算得到砷、锡元素的含量。