蘭福蔭 劉天一 李先和 萬 雙 劉恩舉

(陽谷祥光銅業(yè)有限公司，山東 聊城 252327)

粉末壓片-X射線熒光光譜法快速測定生石灰粉中氧化鈣和二氧化硅

蘭福蔭 劉天一 李先和 萬 雙 劉恩舉

(陽谷祥光銅業(yè)有限公司，山東 聊城 252327)

采用粉末壓片法制樣，建立了波長色散X射線熒光光譜法快速測定生石灰粉中氧化鈣、二氧化硅的分析方法。由于沒有國家標準樣品，采用自制生石灰粉標準樣品繪制工作曲線?？疾炝藰悠妨６燃拔睂Ψ治鼋Y果的影響。實驗表明，在樣品粒度為74 μm、壓樣機壓力為12 MPa、壓制時間為45 s的制樣條件下熒光計數率最穩(wěn)定，在30 min內測定樣品效果最佳。采用α理論系數法和經驗系數法相結合校正基體影響。對同一生石灰粉樣品進行精密度實驗，各組分的相對標準偏差(RSD，n=11)在0.04%～0.43%。測定了5個生石灰粉樣品，所得結果與常規(guī)化學分析方法測定值相符。

X射線熒光光譜法；粉末壓片法；生石灰粉

引言

生石灰粉是以氧化鈣為主要成分的白色無定形粉末，廣泛應用于農藥、醫(yī)藥、制革、化學等領域。由于其易吸濕，亦可用作干燥劑。此外，生石灰粉是銅閃速冶煉工藝中重要的輔料之一，主要作用是在造渣過程中調節(jié)渣的堿度、降低爐渣熔點和黏度。目前氧化鈣的主要分析方法有EDTA絡合滴定法[1-2]；二氧化硅的主要分析方法有重量法、氟硅酸鉀容量法和硅鉬藍分光光度法等[3-5]。這些方法分析周期長、操作繁瑣，且都是單一組分測定，無法滿足生產的時效性需求。

X射線熒光光譜法(XRF)具有試樣處理相對簡單、多元素同時測定、測定范圍廣、分析速度快、精密度高、重現性好等優(yōu)點。已廣泛應用于生石灰[6]、石灰石[7]、石英砂[8]等物料[9]的快速分析中。本文采用X射線熒光光譜法測定生石灰粉中氧化鈣和二氧化硅含量，選取了含量具有一定梯度的8個自制標準樣品，分別用EDTA絡合滴定法、硅鉬藍分光光度法對CaO、SiO2含量準確定值。經實驗驗證其準確度和精密度均能滿足要求，且實現了多元素同時快速測定，適合于指導日常生產。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

AxiosPW4400X射線熒光光譜儀(荷蘭帕納科公司)；BL系列循環(huán)水冷機組(北京眾合創(chuàng)業(yè)科技有限公司)；YYJ-40型半自動壓樣機(長春科光機電有限公司)。

1.2 測量條件

根據生石灰粉及儀器本身特點，為得到較高的測量精密度、計數率以及較好的峰背比，對元素的測量條件進行了優(yōu)化選擇，測量條件見表1。

表1 分析元素測量條件

1.3 實驗方法

1.3.1 標準樣品

由于生石灰粉沒有國家標準物質，因此建立工作曲線前必須自制生石灰粉標準樣品。首先，選用8個CaO和SiO2含量具有一定梯度的生石灰粉樣品構成標準樣品系列，其中CaO含量范圍為86.81%～93.81%，SiO2含量范圍為0.88%～3.80%，用化學法測定各組分含量作為標準值。然后采用移錐四分法將樣品充分混合均勻，使樣品過74 μm篩，準確稱取已混勻的樣品7.0 g，以10.0 g硼酸墊底包邊，在12 MPa壓力下保壓45 s，壓制成Φ40 mm的待測樣片。

1.3.2 工作曲線

將壓制好的標準樣片置于X射線熒光光譜儀進樣盒中，選用表1中的測定參數進行測量，以標準樣品各組分的含量為橫坐標，以測得的各組分熒光強度(kcps)為縱坐標繪制校準曲線，如圖1、圖2。經基體校正后各組分校準曲線的相關系數在0.999 6～0.999 8。

圖1 CaO的校準曲線Figure 1 A calibration curve of CaO.

圖2 SiO2的校準曲線Figure 2 A calibration curve of SiO2.

2 結果與討論

2.1 樣品粒度的確定

壓片制樣對樣品的粒度有一定的要求，粒度太大，礦物效應明顯；粒度太小，分析時間延長。為確定樣品合適的粒度，分別使樣品過不同孔徑的實驗篩，在壓力為12 MPa，保壓時間為45 s的相同條件下進行壓片，測定各元素的熒光計數率，實驗結果見表2。

由表2可以看出，隨著樣品粒度變細，各元素的熒光計數率逐漸增加，當粒度為74 μm時，各元素熒光計數率趨于穩(wěn)定。因此，確定生石灰粉樣品粒度為74 μm，即使樣品過74 μm篩后壓片制樣。

表2 熒光計數率隨粒度的變化

2.2 壓樣機壓力的確定

保持樣品粒度、壓樣時間、壓樣量不變，分別在6、10、12、14 MPa壓力下壓制樣片，觀察樣片的表面光潔度。其中在6 MPa壓力下，樣片表面疏松易脫落；在10 MPa壓力下，樣片表面光滑邊緣易脫落；在12 MPa壓力下，樣片表面光滑平整；在14 MPa壓力下，樣片表面凹陷爆裂。因此，確定壓樣機的壓力為12 MPa。

2.3 濕度的影響

選擇某一樣品，按1.3.1方法壓制好樣片，放置于溫度為24 ℃，濕度為40%的環(huán)境中，每間隔一段時間測定同一樣品中各元素的濃度值，實驗結果見表3。

表3 不同時間段測定各成分的濃度

由表3的分析數據可以看出，隨著樣品暴露在空氣中時間的延長，CaO的濃度逐漸降低；SiO2的濃度呈現不規(guī)則變化，但放置的時間越短，即吸潮的程度越小，熒光測定值越接近真實值。因此，為保證所建工作曲線的可靠性，在選標準樣品時應先進行壓樣，測定各元素熒光計數率，然后再用化學法進行標定；日常分析時，須30 min內完成制樣測定，以降低濕度的影響。

2.4 基體效應的校正

考慮到基體效應的影響，回歸曲線線性采用α理論系數法和經驗系數法相結合進行校正，校正公式見式(1)：

(1)

式中,D為截距；E為斜率；R為被測元素的計數率；n為待測元素個數；j為干擾元素；α為基體校正因子；i為待測元素；Wj為干擾元素的含量。

3 樣品測定

3.1 精密度實驗

采用粉末壓片法，對同一生石灰粉樣品按表1中的測量條件重復測定11次，計算SD和RSD，結果見表4。從表4可以看出分析結果穩(wěn)定，精密度較好。

表4 精密度實驗

3.2 準確度實驗

為驗證工作曲線的適應性，選取5個用常規(guī)化學分析方法定值的樣品用X射線熒光光譜法進行測定，比較測定值和參考值，考察方法的準確度，結果見表5。由表5可知，用XRF法測定的結果與參考值基本相符，說明方法有著較好的準確度。

表5 準確度試驗結果

4 結語

實驗結果表明，采用XRF法測定生石灰粉中CaO、SiO2的含量，其精密度和準確度良好，完全能滿足日常貿易結算，同時該方法分析周期短、操作簡單、多組分同時測定，滿足了生產的時效性需求。

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Rapid Determination of Calcium Oxide and Silicon Dioxide in Lime Powder by Powder Pellet-X-ray Fluorescence Spectrometry

LAN Fuyin, LIU Tianyi, LI Xianhe, WAN Shuang, LIU Enjv

(YangguXiangguangCopperCo.Ltd.,Liaocheng,Shandong252327,China)

By using pellet sample preparation method, a new analytical method for rapid determination of calcium oxide and silicon dioxide in calcium hydroxide powder by wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry was established. Because there are no national standard samples, homemade lime powder standard samples were used to draw working curves. The effects of particle size and moisture absorption on analytical results were investigated. The results showed that fluorescence count rate was most stable, when the sample size was 74 μm, pressure prototype pressure was 12 MPa, and pressing time was 45 s. The best result was obtained within 30 minutes.The theoretical coefficient method and the empirical coefficient method were used together to correct the matrix effect. The relative standard deviation of each component(RSD，n=11) was between 0.04% and 0.43%. The results obtained from 5 samples were consistent with those determined by the conventional chemical analysis method.

X-ray fluorescence spectrum; powder compression method; raw lime powder

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.02.009

2016-08-02

2016-09-30

祥光集團分析測試中心技術研發(fā)項目資助

蘭福蔭，男，助理工程師，主要從事儀器分析研究。E-mail：874986353@qq.com

*通信作者：萬雙，男，工程師。E-mail：18866359067@163.com

O657.34；TH744.16

A

2095-1035(2017)02-0034-04

本文引用格式：蘭福蔭,劉天一,李先和,等. 粉末壓片-X射線熒光光譜法快速測定生石灰粉中氧化鈣和二氧化硅[J].中國無機分析化學,2017,7(2):34-37. LAN Fuyin,LIU Tianyi, LI Xianhe,et al. Rapid Determination of Calcium Oxide and Silicon Dioxide in Lime Powder by Powder Pellet-X-ray Fluorescence Spectrometry[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry,2017,7(2):34-37.