X荧光光谱法测定碳酸盐型石墨中除碳外的9种主要组成元素

薛福林，蔚志毅，石　华（青海省地质测试应用中心，青海西宁810008）



X荧光光谱法测定碳酸盐型石墨中除碳外的9种主要组成元素

薛福林，蔚志毅，石华
（青海省地质测试应用中心，青海西宁810008）

摘要：碳酸盐型石墨在高温分解后的灰分使用四硼酸锂+偏硼酸锂混合熔剂熔融制成玻璃熔片，采用X荧光光谱仪直接测试Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe 9种成份。该分析方法具有检测范围广，精密度、准确度高的优点，适应于碳酸盐型石墨的分析。

关键词：碳酸盐型石墨；灰分；熔融法；X荧光光谱仪

石墨是一种重要的工业原料，广泛应用于石油化工、冶金、机械、电子、原子能、航天工业。石墨矿石基本分析项目为固定碳，组合分析项目除固定碳、挥发分、灰分、水分、硫酸熔铁外，还可以根据矿石多元素分析资料，增加其它有用有害元素分析。由于高纯度的石墨矿产有限，很多石墨矿含碳酸盐。而碳酸盐类的石墨矿其灰分的主要成分类似于硅酸盐的成分，采用熔融制片法制备样品，X荧光光谱仪直接测试Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe元素的分析方法具有一次性分析元素多，测试范围广，精密度高，准确度高，简便快捷的特点。

1　实验部分

1.1主要仪器与试剂

日本理学ZSX PrimusⅡ型X射线荧光光谱仪（4.0kW端窗铑靶X射线管）；日本理学3084A001型高频感应熔样机熔融温度900～1250℃；Pt- Au坩埚（ωPt95%+ωAu5%，底面直径Ø32mm）；

复合熔剂：Li2B4O7∶LiBO2∶LiF=4.5∶1∶0.4（优级纯）；硝酸铵（优级纯）；LiF（优级纯）；氩甲烷（Ar/CH4）混合气体混合比为9∶1。

1.2测量条件

测量条件见表1。

1.3背景校正

式中IN：扣除背景后的分析线强度；IP：分析线峰值强度；IB：分析线背景强度。

采用一点法扣背景。

本分析方法采用一点法扣背景

1.4工作曲线的绘制

1.4.1标准物质样片的制备选用水系沉积物国家一级标准样品GBW07302～GBW07318、GBW07 301a；土壤国家一级标准样品GBW07401～GBW074 08、GBW07423～GBW07430；岩石国家一级标准样品GBW07103～GBW07108等标准物质，按（1.5.2）的步骤制备成标准物质样片，测定并绘制标准曲线。

1.4.2校准与校正校正计算包括基体校正、重叠校正和内标校正。样品中共存组分会影响被测组分的浓度与其X射线强度的相关性，基体校正就是用于校正这种影响。用于基体校正（包括重叠校正）的公式如下：

式中Wi：定量值；Ii：X射线强度；Ki：常数；Ci：常数；A、B、C、D：校正曲线系数；Aij/aij：吸收增强校正系数；Qij/qij：吸收/增强校正系数（二次校正项）；Rij/rij：增强校正系数；Dij/dij：吸收/增强校正系数；Bij/bij：重叠校正系数；Fj，Fk：共存元素和的分析值或射线强度。

1.4.3重叠谱线和影响元素谱线重叠干扰的校正，使用多个校准样品，由公式（2）通过线性回归求得。各分析元素的影响元素见表2。

表1　分析组分的测量条件Tab.1 Measurement conditions for elements

表2　重叠谱线和影响元素Tab.2 Overlapping spectral lines and affecting elements

1.5样品的处理与制备

1.5.1称取1.0000g碳酸盐型石墨样品放置在已经950℃恒重了的铂金坩埚中，105℃在烘箱中烘烤2h，取出在950℃的马弗炉中灰化30min。

1.5.2准确称取0.6000g±0.0002g（1.5.1）样品，6.0000g±0.0005g混合熔剂（Li2B4O7∶LiBO2∶LiF=4.5∶1∶0.4），0.5000±0.0005g硝酸铵，加LiF 20mg做脱膜剂，放入瓷坩埚中，搅拌均匀，倒入铂-金坩埚（ωPt95%+ωAu5%）内。将坩埚置于自动熔样机中，650℃下预氧化2min，升温到1150℃，摇摆及自旋，熔融10min后降温冷却制成玻璃熔片，脱模，贴上标签放入干燥器。

1.6各元素的检测范围

表3　测定范围Tab.3 Concentration ranges for elements in calibration samples

2　结果与讨论

2.1碳酸盐型石墨样品灰化实验

灰化温度选择950～1000℃，时间为30min最好。由于不同的样品其灰分的含量不同，为了得到合适的取样量，经试验单次称取1～2.0g样品能够灰化完全。

2.2仪器参数条件优化选择

为保证分析元素的仪器参数条件最佳，通过配置与分析样品基体基本一致的熔片，通过谱仪维护软件进行人工比对选择得到了理想的参数条件。

2.3熔融温度

高频熔样机熔融温度控制在1100～1200℃为最佳，为保证每次熔片的温度达到一致，在实验前必须在高频熔样机熔融两个废样后方制备试验样品。

2.4验证曲线

为验证本方法工作曲线的科学性，选择一个未参与曲线回归的国家一级标准物质按照1.5.2方法进行制样，进行5次精密度，准确度的重复测量，结果见表4。

3　结论

本实验通过高温除去碳酸盐型石墨的碳基体影响，使用四硼酸锂+偏硼酸锂混合熔剂熔融制成玻璃熔片后，直接采用X荧光光谱仪测定多元素，方法有效，简单可行。

参考文献

［1］国家技术监督局.GB/T3521- 2008石墨化学分析方法［S］.北京：国家标准物质出版社，1995.

［2］于波，严志远，杨乐山，等. X射线荧光光谱法测定土壤和水系沉积物中碳和氮等36个主次痕量元素［J］.岩矿测试，2006，25 （1）：74- 78

［3］张勤，樊守忠，潘宴山，等. X射线荧光光谱法测定化探样品中主、次和痕量组分［M］.理化检验（化学分册），2005，41（8）：547- 552.

［4］DZ/T0130- 54-～56- 2006，中华人民共和国地质矿产行业标准［S］.

［5］张爱冰，魏金武，王燕，等.顺序扫描ICP- AES法测试高纯石墨中14种杂质元素的方法研究［J］.青岛海洋大学学报，2003，33 （4）：609- 614.

Determination of 9 major components in carbonate type graphite by X fluorescence spectrometry

XUE Fu-lin，WEI Zhi-yi，SHI Hua
（Qinghai Provincial Geological Test Application Center，Xining 810008，China）

Abstract：The high-temperature decomposed ash from carbon graphite was melt to glass by lithium tetraborate+lithium metaborate. Nine elements were detected by X fluorescence spectrometer. The analytical method has the advantages of wide detection range，high precision and high accuracy，which is suitable for the analysis of carbonate type graphite.

Key words：carbonat graphite；ash；melting method；X fluorescence spectrometer

中图分类号：O657.34

文献标识码：A

DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tq. 20160627

收稿日期：2016- 04- 12

作者简介：薛福林（1976-），青海西宁，男，1998年毕业于西安工程学院，工业分析专业，工程师，长期从事地质样品实验测试。