溴化锂含量影响X射线荧光光谱法测定滑石主、次元素的研究

谢 长 航

（广东省云浮市质量计量监督检测所，广东 云浮 527300）

分析测试

溴化锂含量影响X射线荧光光谱法测定滑石主、次元素的研究

谢 长 航

（广东省云浮市质量计量监督检测所，广东 云浮 527300）

采用波长色散型X射线荧光光谱法中熔融玻片法测定滑石中的主、次元素含量，在制备熔融玻片样品时，选择10 mg无污染、脱模效率高的溴化锂做脱模剂，在取得好的脱模效果的同时使测试的元素氧化物含量结果更准确。

X射线荧光光谱法; 熔融玻片法; 滑石; 主、次元素

GB/T 15343《滑石化学分析方法》[1]可准确测定滑石主、次元素的氧化物含量，但耗时长，效率低。X射线荧光光谱法中的熔融玻片法可快速、准确测定滑石中各元素氧化物的含量。但是，滑石是层状硅酸盐矿物，二氧化硅的含量是比较高的，在使用熔融玻片法时需要向样品与熔剂的混合剂中添加一定量的脱模剂，使样品脱模以便检测；然而，脱模剂会部分残留在熔片中，对待检测的元素荧光辐射造成干扰，使得相同的样品因制备玻片时添加的脱模剂种类或含量不同而使分析测试数据有偏差，影响测量的精准度。本法选择溴化锂为脱模剂，其添加的含量为10 mg时，会取得较好的脱模效果，且对测定滑石主、次元素氧化物含量结果更准确。

1 实验部分

1.1 仪器及工作参数

采用Axios PW4400波长色散X射线荧光光谱仪：端窗薄铍窗铑靶X射线管，功率4 kW，SuperQ5.0操作软件。

1.2 模具与试剂

铂金合金（95%Pt+5%Au）坩埚，NH4NO3(分析纯)，Li2B4O7与LiBO2比为12:22的混合熔剂，50 g/L溴化锂溶液。

1.3 样品的制备和预氧化处理

称取0.600 0 g样品（预先于105 ℃烘箱中烘干），混合熔剂6.000 0 g于铂金坩埚中混匀，加入数滴NH4NO3溶液。注意不要让预混试样接触坩埚壁，因样品与铂金坩埚接触时如不进行充分的预氧化，会对铂金坩埚造成严重腐蚀[2]。

样品先在400 ℃下预氧化5min,再升温至1 000℃，熔融摇摆10 min，待冷却后脱模倒出试样，得到干净透明的熔片，待测。

1.4 选择LiBr（溴化锂）作为脱模剂

常用的脱模剂是卤化物，尤其是锂、钠、钾和铵的溴化物和碘化物。锂和铵更好，不会对分析其他元素的荧光辐射造成干扰[3]。

卤化物的沸点和原子大小影响其作脱模剂的效率和挥发性，且随着卤素元素原子半径的增大而增加。表1列出了锂、钠、钾和铵的卤化物的沸点与原子大小，由表1可以看出卤素原子比金属原子大，因而卤素原子决定了脱模剂的挥发性和效率。碘的离子半径比溴离子半径大，NH4I应是较好的脱模剂选择，但是其在高温熔融过程中不断挥发，需要在熔融过程中不断以固体形式加入，对周围环境及设备造成严重污染[4]。为此，综合脱模剂脱模效率和实际脱模效果与环境的影响，选择LiBr（溴化锂）作为脱模剂，在熔融前以溶液的形式加入坩埚混合物中。

表1 脱模剂的性质[3]Table 1 Properties of releasing agents

采用溴化锂作脱模剂，相当于在熔片中加入了一种稀释剂，使分析元素的 XRF谱线强度受到影响。

1.5 熔剂的选择

滑石氧化物的酸度指数呈酸性，采用Li2B4O7∶LiBO2为12∶22呈碱性的熔剂作为熔样的熔剂。

2 结果与讨论

2.1 测试结果

滑石的化学式为 Mg3[Si4O10](OH)2，其化学理论组成（wB%）：MgO 31.72，SiO263.12，H2O 4.76。化学成分较稳定，Si可被Al或Ti取代；Mg常被Fe及少量Mn、Ni、Al取代。

采用上述相同测试条件和样品制备，选择不同量的溴化锂溶液作脱模剂，得到结果见表2。

表2 主、次元素Kα线强度随溴化锂浓度的变化Table 2 Kα spectrum intensity of major and minor elements various with lithium bromide concentration

根据上表数据，可知不同量的溴化锂溶液相对应的Si、Mg的净积分强度Inet的变化情况如图1所示，Al、Fe等元素的净积分强度Inet的变化情况如图2 所示。

图1 Si、Mg的净积分强度图Fig.1 Integrated intensity (background subtracted) of Si, Mg

图2 Na、P、K、Al、Fe、Ca的净积分强度Fig.2 Integrated intensity (background subtracted) of Na,P,K,Al,Fe,Ca

由以上两图可直观感知在低含量的范围内Si、Mg、Al、Fe等元素的净积分强度随着含量的增加而增加；超过10 mg后，随着溴化锂含量的增加，Si、Mg、Al、Fe等元素的净积分强度均有不同程度的衰减，表明过量的溴化锂在熔片中残留下来，对谱线强度有所干扰。由此可知，在保证脱模效果的前提下，较好的溴化锂脱模剂量应该在10 mg左右。

2.2 分析讨论

特征X射线荧光光谱强度转换为浓度，在不考虑取样误差情况下，其转换过程受四种因素影响[5]：

式中：C为待测元素的浓度，下标i表示待测元素；K为仪器校正因子；I是测得的待测元素X射线荧光净强度；M是样品的机体效应。

由式（1）可知，仪器长期稳定视仪器校正因子为常数；样品的基体效应与元素间吸收增强效应有关，在相同的样品及测试条件下，样品的化学组成和物理-化学状态几乎不变，视其为常数。由此可见元素的含量与元素的净积分强度成正比。各元素化合物在不同溴化锂浓度下的质量百数经测定程序含量归一化后的结果见表3。

Study on Effect of Lithium Bromide Content on Determining Major and Minor Elements in Talc by X-Ray Fluorescence Spectrometric Method

XIE Chang-hang
(Yunfu Quality and Metrology Supervision Testing Institute of Guangdong Province, Guangdong Yunfu 527300, China)

Fused cast bead method was used to determine the major and minor elements contents in talc by wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometer (XRF). When fusing the samples and casting the beads, 10mg uncontaminated lithium bromide was added to the melt as releasing agent, in order to obtain mould release effect and more accurate determining results.

X-ray fluorescence spectrometric method; Fused cast bead method; Talc; Major and minor elements

O 657.34

A

1671-0460（2014）12-2727-02

2014-05-09

谢长航，男，广东信宜人，工程师，1993年毕业于湖南纺织专科学校纺织工程专业，研究方向: 化工及建材产品质量管理和质量检验检测理论、方法的实践、应用和推广。E-mail：gdyfzjs@163.com。