X射线荧光光谱仪测定铜精矿中多种元素

张二平

(金隆铜业有限公司，安徽 铜陵 244021)

1 引言

铜精矿是铜冶炼的主要原料。近年来铜冶炼行业剧烈扩张，铜精矿供应紧缺已成为非常突出的问题，为了满足公司生产的需要，不得不采购一些杂质含量高的铜精矿。铜精矿中Pb、Zn［1］含量过高会导致烟尘发生率高，余热锅炉受热面烟尘粘结，换热效率降低，严重时会导致烟尘局部堆积，必须停炉清理，降低闪速炉作业率［2］;CaO［3］、MgO［4］是高熔点物质，含量高影响铜渣分离，渣流动性变差，使得渣含铜升高，渣口维护劳动强度增大，闪速炉炉底升高，挂渣增厚，使得烟道气通道缩小，排烟阻力增大［5］。因此铜精矿在配料时CaO+MgO和Pb+Zn含量都应低于3%。

铜精矿中杂质主要采用火焰原子吸收和电感耦合等离子体发射光谱进行分析，化学分析结果具有误差小，准确度高的特点，但分析速度较慢，操作较为复杂试剂消耗量大，满足不了闪速炉生产需要快速测定的要求。X射线荧光光谱(XRF)法具有分析含量范围宽、准确度高、分析速度较快的优点，本文采用经验系数法和基本系数法相结合来校正共存元素之间的吸收－增强效应及谱线重叠干扰，以X射线荧光光谱法测定化学定值铜精矿标样，建立校准曲线，完成 CaO、MgO、Pb、Zn 的定量分析。

2 实验方法

2.1 主要仪器及测量条件

Axios(PW4400)顺序式波长扫描X射线荧光光谱仪(荷兰帕纳科):端窗 Rh靶 X光管，SuperQ4.0软件，不锈钢试样杯直径27mm;

PE AA800原子吸收;

微波消解仪 莱伯泰科ETHOS ONE;

美国热电 IRIS全谱直读ICP光谱仪;

上海盛力SL301打磨机;

上海盛力SL201压饼机。

表1 元素测量条件

2.2 标准及试样的制备

所有的标准样品和试样，为减少粒度对X荧光分析和化学分析影响，经过粒度实验，用震动打磨机打磨3min，样品的粒度可达到－150目，这样既可消除X荧光分析中的粒度效应，又能够满足化学分析对样品均匀性的要求。将所有样品在400kN直接压饼20s成型后备用。标准样品和试样根据进厂原料的元素含量范围，选择18个种矿样进行化学定值待用。

表2 标准组分含量表

2.3 校准曲线的绘制和基体效应的校正

校准曲线由标准物质中各元素分析线的净强度(Kcps)和标准含量(w/%)相对应绘制而成。线性回归公式为:C=D+E×R×M。式中:C为标准样品含量;R为净强度;M为吸收增强效应校正系数;D为曲线截距;E为曲线斜率。

本文采用基本参数法和经验系数法相结合进行线性回归，以校正共存元素的吸收－增强效应。SuperQ软件中共存元素间的吸收增强效应校正公式［6］为:

式中:C为浓度或计数率;n为待分析元素数;α，β，γ，δ为用于基体校正的系数;i为待测元素;j，k为共存元素。

各元素间的谱线重叠可在曲线设置过程中对待分析元素进行角度扫描来确定。校正系数有系统计算得出，见表3。

表3 元素间干扰校正系数

3 结果和讨论

3.1 检出限

根据下式计算方法的检出限:

式中:M为单位含量的计数率;Rb为背景计数率;T为背景测定时间(s)。经过系统计算后，各元素的最低检测限值(DL)、校准曲线的精密度品质因子值(K)及均方根值(RMS)见表4。

表4 曲线的K，RMS值和各分析元素DL值

3.2 方法的准确度

用X射线荧光光谱仪分析国标样GBW07166以及国标方法分析未知铜精矿，分析结果符合性良好，见表5。

表5 分析结果比对(w/%)

3.3 方法的精密度

采用本方法对标准样品GBW07166重复测定11次，将检测结果进行统计，见表6。

表6 分析方法的精密度(n=11)

4 结论

选用Pb Lβ1作为分析线，可避开用Pb Lα1测定是As Kα1的谱线重叠干扰;增加分析元素的峰和背景的测量时间，可降低元素的检测限。本法采用粉末压片法制样，操作简便，测定快速、准确和稳定性好，适用于生产的快速分析。

［1］ GB/T 3884.6－2000，铜精矿化学分析方法铅、锌、镉和镍量的测定［S］:32－36.

［2］ 昂正同.闪速炉处理高 Pb、Zn、As精矿的探索［J］.有色金属(冶金部分)，2005(1):32－35.

［3］ 马红岩.ICP－AES法测定进口铜精矿中有害元素［J］.理化检验－化学分册，2004(6):1－3.

［4］ GB/T 3884.4－2000，铜精矿化学分析方法 氧化镁量的测定［S］:23－26.

［5］ 周俊，葛哲令.优化闪速炉精矿配料的探讨［J］.有色金属(冶炼部分)，2001(2):8－11.

［6］ 吉昂，陶光仪，卓尚军，等.X射线荧光光谱分析［M］.北京:科学出版社，2003.