X射线荧光光谱法测定磷酸中磷、镁、铁、铝、钙含量

陈红娟

(云南云天化红磷化工有限公司 云南开远 661699)

云南云天化红磷化工有限公司(以下简称云天化红磷公司)主要生产磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、复合肥料、工业氟硅酸钠等化工产品。公司现有70 kt/a半水-二水湿法磷酸生产装置、130 kt/a湿法磷酸生产装置和200 kt/a湿法磷酸生产装置各一套，产品湿法磷酸主要用于磷酸一铵、磷酸二铵、复合肥料的生产。在湿法磷酸生产过程中，磷矿所含的杂质将全部或大部分溶解在磷酸中，杂质的存在不仅会降低磷酸的质量，而且会影响磷酸的进一步加工利用。因此，云天化红磷公司要求对每天生产出的湿法磷酸取样进行磷、镁、铁、铝、钙含量的分析。

云天化红磷公司目前采用《磷肥和复合肥料生产分析规程》中规定的传统分析方法对湿法磷酸中磷、镁、铁、铝、钙的含量进行测定[1]。传统分析方法虽然准确度高，但耗时长、所需试剂多、劳动强度大，不能满足日常快速分析的需求。为解决上述问题，云天化红磷公司采购了X射线荧光光谱仪，建立了X射线荧光光谱法测定湿法磷酸中磷、镁、铁、铝、钙含量的方法。改进后的方法操作简便、检测时间短，测定结果与传统分析方法基本一致，准确度高，精密度好，且可同时进行多元素测定，能满足磷酸样品日常分析的要求。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

S8 Tiger型X射线荧光光谱仪，德国Bruker公司；M4型熔融机，加拿大Claisse公司；MS204S型电子天平，梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司。

25 mL铂金专用坩埚(Pt 95%+Au 5%，质量分数，下同)、35 mm铂金专用模具(Pt 95%+Au 5%)，加拿大Claisse公司。

助熔剂：66.67%(质量分数，下同)四硼酸锂+32.83%偏硼酸锂+0.50%碘化锂，加拿大Claisse公司。

氩-甲烷气体：90%(体积分数，下同)氩气+10%甲烷，昆明鹏翼达气体产品有限公司。

1.2 测量条件

各元素的测量条件见表1。

表1 元素测量条件

1.3 校准样品的选择和制备

1.3.1 校准样品的定值

选择云天化红磷公司不同时段生产的具有代表性的20个磷酸样品作为校准样品，采用传统分析方法测定校准样品中各组分的含量，即采用磷钼酸喹啉重量法测定P2O5含量，采用EDTA滴定法和磷酸铝分离-EDTA滴定法测定MgO、Fe2O3、Al2O3含量，采用高锰酸钾间接滴定法测定CaO含量[1]。校准样品中各组分的含量见表2。

1.3.2 校准样片的制备

准确称取7 g(精确至0.000 1 g)助熔剂于铂金坩埚中，再称取0.30～0.35 g(精确至0.000 1 g)混合均匀的磷酸校准样品置于助熔剂上(尽量避免试样滴到坩埚壁上，以防损坏坩埚)，将坩埚和样品在电热板上灼烧30 min，取下冷却至室温，放入熔融机中熔融，按照设定的程序进行操作，制成校准样片，整个过程需要20 min。

1.4 校准曲线的建立

根据仪器工作曲线建立流程，按照规定的测定条件测定上述20个磷酸校准样片，采集各元素的谱线强度。以磷酸校准样品中各组分的认定值为横坐标，对应的谱线强度为纵坐标，建立校准曲线。各组分校准曲线的相关系数和标准偏差见表3。

表2 校准样品中各组分的含量

表3 各组分校准曲线的相关系数和标准偏差

1.5 样品测定

按照1.3.2制备样品样片，置于仪器样品室，选择相应的校准曲线，输入样品编号和样品质量后，选择测量方法进行测量。

2 结果与讨论

2.1 试剂种类和测定用时比较

选取同一个样品用传统分析方法(传统法)和X射线荧光光谱法(XRF)同时进行测定，对测定用时和所用试剂种类进行对比，结果见表4。

表4 不同测定方法需用试剂种类和测定用时

从表4可以看出：采用传统法测定磷酸样品中磷、镁、铁、铝、钙含量时需要试剂23种，分析耗时300 min；采用XRF测定只需1种试剂，检测时间短，测定1个样品仅需70 min。

2.2 方法的精密度

选取云天化红磷公司生产的5个磷酸样品，每个样品重复制备10个样片，采用XRF进行10次重复测定，并计算测定值的相对标准偏差(RSD)，结果见表5。

表5 精密度试验结果

从表5可以看出，XRF的精密度高、重现性好，说明方法可靠，完全能满足湿法磷酸测定的要求。

2.3 方法的准确度

选取云天化红磷公司生产的5个磷酸样品，分别用XRF和传统法进行测定，结果见表6。

表6 准确度试验结果

从表6可知，采用传统法和XRF测定磷酸中磷、镁、铁、铝、钙的含量，结果基本一致，误差均在传统分析方法要求的允许范围内，说明XRF准确性较好，能够用于湿法磷酸中磷、镁、铁、铝、钙含量的测定。

3 结语

云天化红磷公司每天需要分析大量的磷酸样品，采用传统分析方法费时费力，XRF克服了传统法耗时长、所需试剂多、劳动强度大等缺点。

采用XRF分析磷酸样品，可多元素同时测定，简化了测定磷、镁、铁、铝、钙含量的步骤，节省了化学试剂，缩短了分析时间，提高了工作效率，降低了分析人员的劳动强度。该方法简便快速，准确度和精密度都能达到要求，完全可代替烦琐的传统法，批量测定磷酸中磷、镁、铁、铝、钙的含量，适用于生产中控分析。