XRF检测镁质耐火材料的方法与应用

陈慧娟 李曼 韩蔚 郭中宝 黄硕成

（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京 100024）

1 前言

在社会持续发展的背景下，我国的经济水平也在持续升高，国民经济的发展开始逐渐倾向于以工业为支柱的态势，工业强国是我国经济发展战略的一个重要版块。在工业生产中，由于镁质耐火材料及其制品具有良好的高耐火性、在高温的环境下原料及制品强度高、可抗碱性类熔渣物质侵蚀等特点，被广泛的应用到了冶金、石油化工等领域。我部门主要负责公司有关防火、耐火材料方面的检测任务，其中镁质耐火材料、主要原料镁砂以及成品镁砖等材料，需对样品进行各方面质量的检测。镁质耐火材料及其制品的化学组成成分影响其性能，故需对材料的化学成分进行检测，对样品进行X射线荧光光谱仪测试，主要有两种方法，分别是玻璃熔片法和粉末压片法，相较于粉末压片法的优势（制作简单，耗时少，利于批量制样，制样操作、设备简单且成本低），玻璃熔片法耗时长，制作过程复杂且实验成本高，但玻璃熔片法能消除大部分矿物效应和颗粒效应，在经过熔融制样（多相体系存在于接受化学反应的样品当中，而最终需要的玻璃体是均一单向的，所以需要进行转化）后，按照一定比例来把熔剂融入到样品当中，可以实现基体效应的大范围下降。应用这种方法可以在最短的时间内，通过简便的方法得到更精密、更准确的结果，并且可以只需要承担较低的成本就应用到更广的范围当中去，还不用考虑环境污染的问题，是现阶段所使用的化学分析手段的最好替代品。

2 实验部分

2.1 实验仪器与测量条件

实验使用日本理学 ZSX Primus Ⅱ型X射线光谱仪；Rh靶X射线管；真空光路；熔融时间：20 min；熔融温度：1100 ℃。仪器测量条件表见表1。

表1 仪器测量条件表

2.2 实验试剂

无水四硼酸锂（分析纯）；Li2B4O7（分析纯）；NH4I（分析纯）；氩-甲混合气体（φCH4=10%）。

2.3 实验步骤

如有烧失量的样品，需进行烧失量测定并称量灼烧，对处理后的样品进行稀释，执行特定的比例标准，在Pt-Au（5%）合金坩埚中放入标准样品或试样，之后再加入无水四硼酸锂熔剂，当熔剂达到完全融入样品的状态时，开始对坩埚加温，在20分钟内保持1100℃的温度，碘化铵脱模剂能够少量分次的加入到坩埚当中，加入的时间要准确的控制在熔融期内，之后把熔融物摇匀。加热完成之后，向模具当中导入熔融物，摇匀整平，等待熔融物冷却后可剥离模具。

3 实验结果与讨论

3.1 熔剂与样品的稀释比

在实验中，分别以稀释比1：10和1：14，同一样品，按照同样的条件来进行熔融，比较分析10次熔样处理的数据结果，得到了非常好的重复性，见表2和表3。

表2 熔样测定数据重复性统计表（稀释比1：10）

表3 熔样测定数据重复性统计表（稀释比1：14）

3.2 脱模剂—NH4I的用量

采用2.3方法熔融制样，平行称取5个试样分别加入0.050g，0.100g，0.200g，0.300g，0.400g NH4I， 测 定不同用量下的实验结果，数据见表4。

表4 NH4I不同用量实验结果表（w/%）

实验表明，测定结果不会随着加入NH4I的量的不同而产生较大的差异，这是由于在高温状态下NH4I会被挥发掉，唯一的条件是要保持熔融品在定型平稳时具有一致的流动性。

3.3 烧失量的校正

为保证样品检测结果的准确性，对检测样品进行烧失量校正是必需的。例如检测样品菱镁石等材料的烧失量达到了50%，尽管对检测试样进行了大比例的稀释熔融处理，但是在熔融体系中烧失份数的占比仍然较大，直接影响检测结果。针对烧失量较大的样品，如镁石、菱镁石、镁砂等材料，必须先校正烧失量。试样或标样会由于烧失量的损失的存在而改变其组成状态，所以必须把烧失量的影响因素充分的考虑到精确分析当中，烧失量越大越要引起重视。

以下公式可以被用来计算烧失量及烧失量校正系数：

式中：K—烧失量校正系数；

m烧后—试样灼烧后重量；

m烧前—试样灼烧前质量；

wloss—烧失量。

烧失校正计算公式：

式中：Wi—烧失量校正后的分析结果；

Xi—烧失量校正前的测量结果；

K—烧失量校正系数。

3.4 准确度

将XRF结果、标准值和化学分析结果进行对照，对标准样品和试样分别进行检测测定，对照详情见表5。由表5可知，本方法的实验结果与标准值或化学分析法测量结果在误差范围内。

表5 镁砖测定结果准确度表

3.5 精密度

依照试验方法，从镁砖样品中选取一块，进行熔融十次，测定结果见表6。根据结果可判断出该方法具有精确度高的特点。

表6 镁砖测定结果精密度表

4 结语

本文采用玻璃熔片法对镁质耐火材料、镁砂、镁石等原材料进行测定。实验结果表明无论在任何稀释比和脱模剂用量的情况下，只要保证在熔融形成玻璃熔片时的流动性一致的情况下，同时将烧失量校正考虑在内，则可拓宽测量元素的含量范围。经过实验表明：该方法准确、简便、快速、实用，对环境的污染不大。我部门使用此方法进行镁质耐火材料的检测，大大提高了检验的准确度和效率，完全能够满足日常检测任务要求，且检测效果等均能达到高水平要求。