粉末压片-X射线荧光光谱法测定铜冶炼炉前各种炉渣、冰铜中5种组分

赵雅卿 曹云霞

（华鼎铜业发展有限公司检测中心，内蒙古包头014010）

粉末压片-X射线荧光光谱法测定铜冶炼炉前各种炉渣、冰铜中5种组分

赵雅卿 曹云霞

（华鼎铜业发展有限公司检测中心，内蒙古包头014010）

应用X荧光光谱仪结合压片法制样快速测定铜冶炼中炉前的炉渣和冰铜中的铜、铁、二氧化硅、氧化钙及冰铜中各组分的分析。利用手工分析制备质控样品作为标准物质绘制工作曲线，解决了炉前样品没有标准样品的问题。对炉前分析样品基体不稳定带来的背景干扰，采用手工分析对照，不断调整工作曲线进行对照校正，通过质控管理能够满足生产指标控制的要求。分析结果表明，方法的相对标准偏差（RSD）为0.01%～0.28%，测定结果与通用的容量法分析结果对比，结果基本一致。

X射线荧光光谱；多组分；铜冶炼富氧底吹炉前；快速分析

0 前言

有色冶炼行业炉前分析的快速测定，对生产指导起着非常重要的作用，对炉渣成分的控制就是对炉内各相平衡的控制。

近年来，X射线荧光光谱仪已成为众多实验室及工业部门不可或缺的仪器设备，X射线荧光光谱分析技术在各领域已经得到广泛的应用。同样，X射线荧光光谱法在有色冶炼行业的检测中和生产控制中占有很重要的位置［1－4］。有色行业一般都用3.6kW以上的大荧光，耗材多，维护成本高，投入资金高。实验采用小荧光检测的准确度和常规检测的准确度的对比，用于实际样品分析，分析结果与实验室内其它分析方法的结果相吻合，能够满足炉前多种组分同时快速分析的要求。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

ARL OPTZM’X X射线荧光光谱仪（赛默飞世尔科技公司）；YYJ-40点动压片机（长春科光机电有限公司）；研磨机。

X射线荧光光谱仪的主要仪器参数为：Pd-靶X射线光管（50W）；电压10～50kV；电流0.15～1.2mA；配备LiF200，PET和TAP 3种分析晶体；光栏直径30mm；13转塔样品室。X射线荧光光谱仪的其余测定条件见表1。

表1 X射线荧光光谱仪测量条件Table 1 Working conditions of X-ray fluorescence spectrometer

1.2 标准样品及各组分的含量范围

对于粉末压片制样法，粒度、矿物和基体效应是造成分析误差的主要因素，为了消除这些影响因素，采用已知含量的样品（容量分析法所得的结果，其含量范围见表2）制定标准曲线。同一种物资制定一条标准曲线，车间工艺条件改变或入炉料的成分发生改变时，及时用容量法分析对照，及时调整工作曲线，从而发挥X荧光光谱法的快速方便的特点。

表2 样品中各组分的含量范围Table 2 Testing ranges of the each component /%

1.3 样品制备

粉末压片制样法主要分三步：干燥和焙烧；混合和研磨；压片。有粉末直接压片、粉末稀释压片、用黏结剂衬底和镶边等方法。

不同的样品在经过研磨机研磨、过筛后，在特定的温度、时间下进行烘干，结合样品的各种物化性质，选用硼酸作为黏结剂衬底镶边，采用台式手动压片机压片制样。

以冰铜为例：在高温底吹炉取样后（省去烘焙过程），经研磨机研磨90s后，过80μm筛，然后用硼酸镶边垫底，压片制样后，装入样品盒中待测，剩余样品留作副样。

2 结果与讨论

2.1 样品研磨时间

由于待测组分的X射线荧光强度受粒度效应的影响比较突出，实验重点考察了粒度效应对Cu，S，Fe，SiO2，CaO和Pb等组分的荧光强度的影响。

称40g预先粗碎的试样多份，分别研磨30，60，90和120s，压片后在相同仪器条件下测定其X射线荧光强度，结果见表3。从表3中数据可以看出，试样研磨90s后各元素的荧光强度趋于稳定，为保证各样品的制备效果，实验选定研磨时间为90s。

2.2 制样压力的选择

在X射线荧光光谱分析中，一般情况下随着压力的增大，样品的荧光强度随之增大，但也有一些特殊的、组成复杂的样品，由于某些元素吸收或增强的效应，发生强度起伏的情况。所以对于不同的粉末样品受制样压力影响的情况，应针对样品进行研磨时间和制样压力的实验，确定具体的制样条件。

从表4可得出，当压力小于5MPa时，样片基本不能成型，易造成样片面疏松或样面锯齿断裂，当压力在10MPa以上时强度趋于稳定。但当压力过高时，易造成样片断裂。故实验的压样压力控制在15MPa。

表3 不同研磨时间对荧光强度的影响Table 3 Effect of different milling time on fluorescence intensity /%

表4 压力条件实验Table 4 Tests of pressure condition

2.3 保压时间选择

在压片过程中，粉末压片机的保压时间也是造成其强度变化的一个重要因素，故进行了保压时间条件实验，以冰铜为例，结果见表5。

表5 保压条件实验结果Table 5 Analytical results of holding pressure conditions/%

从表5可得出，当保压时间超过25s后，样片的强度基本趋于稳定，故选择保压时间为30s。

根据以上实验结果，实验的制样条件为：在高温炉内取样后，样品研磨90s后，冷却至室温后迅速压片，压片条件为15MPa压力下保压时间30s，即压片即测定。

2.4 方法的准确度与精准度实验

为了验证方法的可靠性，采用冰铜中碘量法测定铜量的方法所得到的铜含量、以及重铬酸钾滴定法测定冰铜中的铁含量、还有氟硅酸钾滴定法测定冰铜中的二氧化硅的含量、燃烧中和法测定S量的分析所得的结果与X射线荧光光谱法所测定的结果作比较，考察分析结果的准确度，结果见表6。同时，为了验证方法的稳定性，对同一种底冰样品进行9次测定，所得结果见表7。

从表6表7可知，本分析方法分析结果与化学分析方法相吻合，相对误差较小，控制在炉渣中各组分质量允许的范围之内，并且相对误差小，由此可以利用本方法方便、快捷的特点测定各组分的含量。

表6 分析结果对照表Table 6 Comparisons of analytical results /%

表7 精密度实验Table 7 Precision tests of the method（n＝9） %

3 结语

X射线荧光光谱法测试炉渣中底渣、冰铜、转渣的含量，分析准确度满足生产控制要求，测试结果和化学分析法所得结果吻合较好，能够满足炉前多种组分同时快速分析的要求。

［1］章连香，符 斌.X-射线荧光光谱分析技术的发展［J］.中国无机分析化学（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2013，3（3）：1-7.

［2］吴增升，刘志民.X射线荧光光谱法分析镁砂中的主次成分［J］.中国无机分析化学（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2014，4（4）：37-38.

［3］李强；张学华 .粉末压片-X射线荧光光谱法快速分析多金属结核和富钴结壳中22种组分［J］.冶金分析（Metallurgical Analysis），2014，34（1）：28-33.

［4］耿昭，张亚平.X射线荧光光谱法分析电解质中氧化铝［J］.中国无机分析化学（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2013，3（增刊）：43-45.

Determination of 5Components in Slag and Matte by X-ray Fluorescence Spectrophotometer

ZHAO Yaqin，CAO Yunxia
（Inspection Center Huading Copper Industry Development Co.Ltd，Baotou，Inner Mongolia 014010，China）

The method of pressed pellet sample to determine copper，iron，silicon dioxide，calcium oxide and other components in slag and matte was established by using X-ray fluorescence spectrophotometey.A homemade material was used as a reference for calibration，and it also solved the problem of no standard reference material for these five components analysis in slag and matte.Matrix interference was corrected by using the comparison of the analytical results for manual working curve，and the method could meet the requirement of practical production by quality management.The results showed that the relative standard deviation（RSD）was 0.01%～0.28%.The analytical result for each component by this method is in good agreement with that by volumetric analysis method.

X-ray fluorescence spectrophotometer；multi-components，rich oxygen bottom copper smelting furnace；quick analysis

O657.34；TH744.16

：A

：2095-1035（2015）02-0056-03

2014-11-19

：2015-03-09

赵雅卿，女，工程师，主要从事矿物有色冶炼产品分析研究。E-mail：1214623325＠qq.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.02.013