X射线荧光光谱法测定金红石中主次组分

杨明坤

（厦门出入境检验检疫局技术中心，福建厦门361026）

X射线荧光光谱法测定金红石中主次组分

杨明坤

（厦门出入境检验检疫局技术中心，福建厦门361026）

采用Li2B4O7和LiBO2的混合熔剂（67∶33）熔融制样，波长色散X射线荧光光谱法测定金红石中TiO2，TFe，P，SiO2，Al2O3，MnO，CaO，Cr2O3，MgO，ZrO2，HfO2等组分。实验中样品和熔剂的质量比为1∶14，以溴化锂（LiBr）作脱模剂，采用高频熔炉在1 150℃熔融90s进行制样，所得熔片均匀、强度高、成型良好。方法用于金红石实际样品的测定，结果同参考值或化学分析方法的结果相吻合，相对标准偏差（RSD，n＝10）P为3.8%、Al2O3为2.8%，其它均小于2%，能够满足实际测定工作的需要。

X射线荧光光谱法；金红石；熔融制样

0 前言

金红石是一种重要的氧化物矿物，具有耐腐蚀、耐高温、耐低温等优异性能，是用于提炼钛的重要矿物原料，也是高档电焊条重要的原料之一，是用于生产金红石型钛白粉的最佳原料，也广泛用于军工航空、航天、航海、机械、化工、海水淡化等方面，为了开发利用好这一宝贵资源，配合选矿工艺的需要，严格控制杂质含量。金红石的二氧化钛含量一般较高，而钛又易水解或易形成难溶的偏钛酸析出常给分析带来很大困难［1］，通常采用的金红石化学分析方法［2］操作程序繁杂，耗时费力。现有文献大都是钛铁矿分析方法［3－4］，未见有金红石的分析方法。X射线荧光光谱法具有分析范围广、元素多，分析时间短、重现性好、精度高，而且制样相对简单的特点，因此在各个分析领域得到广泛应用［5－6］。

采用熔融制样-X射线荧光光谱法测定金红石中TiO2，TFe，P，SiO2，Al2O3，MnO，CaO，Cr2O3，MgO，ZrO2，HfO2等组分，方法简便、快速、准确，能满足进口金红石选矿的检测要求。

1 实验部分

1.1 仪器及测定条件

ARL9900XP型X射线荧光光谱仪（Thermo Fisher Scientific公司），铑靶X光管，功率3.6kW，测定条件见表1。

Analymate V4D高频熔融制样系统（北京鑫国利业科技有限公司）；铂黄坩埚（Pt95Au，天津耀安公司）；Sartorius CPA225D型电子天平（Sartorius公司）。

1.2 试剂

X射线荧光光谱分析专用混合熔剂（Li2B4O7∶LiBO2＝67∶33）；碳酸锂为分析纯；溴化锂为分析纯，配制成400g/L水溶液；其它所用试剂均为分析纯及以上纯度。

表1 各元素测定条件Table 1 Analytical condition of determined elements

1.3 标准样品制备

由于没有金红石标准样品，因此选用三个钛铁矿和锆英砂作为标准样品，再用TiO2，SiO2，CaO，Al2O3，Cr2O3调节组分含量，组成一套既有一定梯度又能覆盖整个研究范围的系列样品，见表2。

表2 自制标准样品组分含量范围Table 2 Content ranges for components in self-made rutile reference samples

1.4 玻璃熔片制备

称取（7.000 0±0.000 2）g混合熔剂、（0.500 0± 0.000 1）g灼烧后的样品和（0.200 0±0.000 1）g碳酸锂于铂黄坩埚中，用玻璃棒混匀，滴加8滴LiBr（0.4g/mL）溶液，置于高频熔融制样系统中，于1 150℃熔融，熔融过程中坩埚以5r/min的速度匀速摇摆，90s后倒入已预热的铂黄模具中，自然冷却180s后再风冷180s，使试料片与模具自动剥离，取出贴上标签后放置于干燥器中保存待测。

2 结果讨论

2.1 熔剂选择

固定其它实验条件，样品质量为0.5g，碳酸锂0.2g，熔剂选择5，6，7g的条件下进行熔样实验，并制备玻璃样片。结果表明，当熔剂6g时，样品能熔解完全，但熔融物的流动性稍差，不易均匀覆盖铂黄坩埚呈碗边形，这是由于金红石属难熔氧化物，而在混合熔剂中的溶解度小，溶解速度慢的原因引起的；当熔剂6g时，熔融物的流动性好，熔片脱模容易。因此，实验选择熔剂为7g。

2.2 熔样温度选择

在确定混合熔剂后，分别在950～1 200℃进行熔样实验。结果表明，当温度1 150℃以上时熔样，熔制的玻璃样片均匀透亮，不会出现裂片，无气泡，完全熔融等，能满足测定要求。因此，实验选择熔样温度为1 150℃。

2.3 基体效应校正

按所定测定条件测定选定的1个制备标准样品中各元素的X射线荧光强度，采用随机分析软件WinXRF3.0进行回归，其中Br对Al的干扰采用BrLβ进行强度校正；其它元素采用可变理论α影响系数法（COAL模式）进行回归和基体效应校正，校正公式见公式1，校正系数采用随机附带的NBSG-SC程序进行计算。

式中，Ci，Cj—测量元素和影响元素的浓度；

a0，a1—准曲线系数；

Ii—测量元素的X射线荧光强度；αij—可变理论α影响系数。

2.4 方法精密度和检出限

按熔样方法熔取10个样片，用X射线荧光光谱仪测定各组分含量，计算各组分含量的测定平均值、标准偏差和相对标准偏差，所得结果见表3。可见，本法对于常量元素Ti，Fe，Si的相对标准偏差均小于1%，而对其它杂质元素的相对标准偏差均小于4%，可满足日常分析的要求。

本法灵敏度（Q）用单位含量的计数率表示，单位为kCPS/%；检出限由公式（2）给出，其结果一并列入表3。

式中，σ为背景标准偏差；Q为灵敏度。

表3 方法精密度和检出限Table 3 Precisions and detection limit of the method /%

2.5 样品分析

为验证方法的准确性，选取2个有证标准物质进行分析，测定结果见表4，可见，分析结果与参考值吻合较好。

表4 标准样品分析结果Table 4 Analytical results of the reference materials /%

同时，还将本法应用于3个实际样品的分析中，将分析结果与经典化学分析法进行对比，结果见表5。可见，该法应用于实际样品分析，结果令人满意。

表5 实际样品分析结果Table 5 Analytical results of real samples /%

3 结论

采用Li2B4O7和LiBO2的混合熔剂（67：33）熔融制样，用波长色散X-射线荧光光谱法同时测定金红石中的TiO2，TFe，P，SiO2，Al2O3，MnO，CaO，MgO，Cr2O3，ZrO2，HfO2等成分。方法快速、准确、精密度好，可代替化学分析法作为金红石精矿、中矿和尾矿中多元素同时检测的分析方法使用。

［1］岩石矿物分析编写组.岩石矿物分析：第一分册［M］.3版.北京：地质出版社，1991：966-972.

［2］全国有色金属标准化技术委员会.YS/T 514.1～10—2009高钛渣、金红石化学分析方法［S］.北京：中国标准出版社，2010.

［3］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.

［4］童晓民，赵宏风，张焱.X射线荧光分析钒钛铁矿中主次量元素［J］.光谱实验室（Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory），2004，21（6）：1082-1085.

［5］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.

［6］罗学辉，张勇，艾晓军，等 .熔融玻璃片-波长色散X射线荧光光谱法测定铁矿石中全铁及其它多种元素的分析进展［J］.中国无机分析化学（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2011，1（3）：23-26.

Determination of Major and Minor Components in Rutile Ores by X-ray Fluorescence Spectrometry

YANG Mingkun
（Xiamen Entry-Exit Inspection and Quarantine Technology Center，Xiamen，Fujian361026 China）

A-wavelength dispersion X-ray fluorescence spectrometry method for the determination of TiO2，Fe，P，SiO2，Al2O3，MnO，CaO，Cr2O3，MgO，ZrO2and HfO2in rutile ores was established.The samples were fused by Li2B4O7－LiBO2（mass ratio of 67∶33）as mixture flux.The results showed that the optimized sample fusion conditions were as follows：sample-flux ratio（mass ratio）of 14∶1，LiBr solution as releasing agent，sample fusion temperature of 1 150℃，and sample fusion time of 90s.Under the optimum experimented conditions，the glass fusion slice of sample was homogeneous，and it had high strength and good shape.The method was successfully applied to determine actual rutile ore samples，and the measured values were consistent with the referenced values or those obtained by chemical analysis methods.The relative standard deviation（RSD，n＝10）of the analytes were less than 3.8%.

X-ray fluorescence spectrometry；rutile；fusion sample preparation

O657.34；TH744.15

：A

：2095-1035（2015）02-0073-03

2015-01-11

：2015-03-02

杨明坤，男，工程师，主要从事矿产品、金属材料及工业品检测研究。E-mail：akun80＠sina.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.02.019