X射线荧光法测定铁矿石中 多种元素分析方法的研究

X射线荧光法测定铁矿石中 多种元素分析方法的研究

张丽 曹伟

内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司 内蒙古包头 014080

摘要：铁矿石是钢铁行业中的重要材料，其质量和钢铁冶炼有着最直接的影响，因此需要对铁矿石进行检测以充分了解各元素含量，保证铁矿石的质量。X射线荧光法是经常使用的测定方法，但不同X射线荧光法对铁矿石元素分析也有所不同，文章主要对利用X射线荧光法分析铁矿石元素时的不同方法进行了分析，以全面、深入的了解X射线荧光法在铁矿石分析中的应用。

关键词：X射线荧光法；铁矿石；分析方法

铁矿石是钢铁行业中的重要材料，其品质对钢铁行业产品的冶炼有着最直接的影响，因此钢铁行业在进行冶炼时需要对铁矿石质量进行检测以确保铁矿石的质量。铁矿石检测时X射线荧光法是一种经常使用且测量时间相对较短、效果较好的一种方法。本文针对X射线荧光法在测定铁矿石多种元素的分析方法进行了研究，以深入、全面的了解X射线荧光法在铁矿石检测中的应用。如表1为X射线荧光分析铁矿石重点元素分析范围。

X射线荧光法是利用激发源对待测样品进行照射使其能够产生荧光射线，并利用X射线荧光仪对待测样品中的相关元素特征、照射量率等相关信息记录下来，通过相关记录对样品中的成分及含量进行分析和确定。这种方法由于操作简单、用时较短等优点在多个行业和领域内如地质、生物、冶金、环保等得到了较为广泛的应用。随着X射线荧光法应用的日益广泛，目前铁矿石各元素分析中也开始经常使用X射线荧光法这一方法。但铁矿石元素检测时由于铁矿石对地域要求较大，不同地区的铁矿石中其质量差别很大，使得其中的矿物效应、物理效应等也有很大的不同，这些不同则影响了X射线荧光法对铁矿石的分析。如经常使用的压片法其检测结果往往不精确。但铁矿石成分检测时如果事先对铁矿石进行熔融稀释，则其中的杂质能有效的被消除，使得采用荧光法进行成分分析时其精确度能够有效提高。根据这一原理，专门针对铁矿石的X射线荧光法得到了改进，在进行检测前，会事先将无水四硼酸锂在1150℃高温下进行熔融，使其成为玻璃熔片，然后再进行检测则铁矿石中的相关元素如SiO2、CaO、TiO2、P、S等都能得到有效检测。但在检测时如果再加入些钴，则X射线荧光法的检测效果将更加明显，其精确度也将更高，比传统的湿化学分析方法取得的效果好很多。目前利用X射线荧光法检测铁矿石元素的分析方法有很多，但主要以熔融法、压片法等为主,如下是几种方法的介绍。

1、熔融法

传统的粉末压片法在进行检测时，对铁矿石中不同大小的颗粒、不同组成的矿物无法进行有效的检测，针对这一情况上世纪中期Claisse创立了玻璃熔片X射线荧光测定法。这一方法创立以来熔融法便由于其较好的效果在铁矿石元素测定中得到了大力推广。在熔融法中，样品稀释情况有所差别，因此相应的效应也会有所差别，如进行二次荧光、三次荧光时，由于稀释情况的不同其强度也不同。在选择溶剂时，不同学者其选择也不同，如有些使用Li2B4O7当作溶剂。选择溶剂时按照10：1的比例在1050℃高温环境下对铁矿石中的相关元素如铁、硅、铝、钙、镁、钛、磷、硫、锰等进行了检测，检测结果显示随着稀释程度越高，成分较多的元素其精确度就越高，与此同时含量较少的元素其精确度就减小，能够说明按照10：1这一比例检测能够取得良好效果。另外加入以NaI为主的脱模剂，发现随着NaI含量的增加玻璃片越能和Pt-Au坩埚分离开来，但同时成形效果却不尽人意，因此选择稀释比例时既要考虑到成形性，又要考虑到分离性，故选择10:1这一比例进行稀释。同样事先利用熔融片法进行制样，将和氧化钙、混合试剂和NH4NO3混合的样品在1150℃下进行熔融，并在其中加入钴利用光谱法、多类型铁矿标准样品、α系数内标、康普敦散射等作为校准和内标校正基体效应对铁矿石中的各元素进行了测定，测定结果显示误差不大于0.23%，能够满足ISO9507标准。则将Li2CO3、Li2B4O7混合在一起当作助熔剂在高温环境下进行熔融并利用X射线荧光光谱仪对铁矿石中的铁、铝、锰、钛、硅、钙等元素的含量进行测定，并对样品、溶剂比例、熔融时间等相关影响因素进行了分析，得出在1：10比例下高温环境中熔融15分钟、以Co2O3作为内标时对各元素检测效果较好。在Co内标作为基本效应的情况下，检测出来的元素偏差范围处于0.08%-2.39%，这一结果能够满足认定结果的要求。

2、压片法

压片法由于操作简单、快捷使其在X射线荧光法检测中得到了普遍应用，同样在铁矿石检测中这一方法应用也较为广泛。在检测铁帽中的砷、锑、铋元素时则采用的是人工配制标样粉末法。具体实施是在天然铁帽样品的基体上加入需要检测的元素按照标准进行配置，并以峰侧背景作为校正法，以砷、锑和铅、铁分别作为正偏角背景，以铋为负偏角背景，以RhKα康普顿散射线为内标校正基体效应进行校正，并在铁帽基体中加入相应干扰元素，对其干扰系统进行求证，得出各元素在铁帽中的影响作用。针对分析铁矿石中主次元素使用了压片法，通过实验找出影响实验结果的因素有压片时间、样品粒度。实验最优条件是加压时间为3min、样品粒度应在0.045mm以上，此时X射线荧光强度值趋于稳定。Sn是钢铁中的危害元素，为此进行了铁矿石中Sn含量测定，其使用了粉末压片方法测量铁矿石中Sn含量，该方法结果准确、快速。为测量铁矿石中锌砷锰元素的含量，使用X射线荧光压片方法测量，与现行有效的铁矿石标样对比，结果与标样值吻合，精密度实验表明相对偏差小于2.78%。

3、钴内标法熔融测定铁矿石

内标法也是经常使用的一种测量方法。理想情况下，内标元素和铁矿石中需要检测的元素其X射线波长是位于同一面的，使得二者吸收效应、增强效应基本一样，因此经常用来对铁矿石中的各个元素进行检测。内标法中Co经常被当作内标元素。利用X射线荧光光谱对铁矿石中的相关元素进行检测时就利用了内标法进行检测。检测过程中利用钴为内标，并利用滤纸进行制样，将环状的淀粉作为滤纸底托，并在其中滴入分析溶液，在50℃下进行烘干，使之成形再利用X射线荧光光谱仪进行检测。检测结果显示铁矿石中的元素含量如铁、铅等的含量偏差都没有超过5%，和国家相关标准是一致的。因此得出利用钴所进行的内标法能够对铁矿石进行检测，且这一方法简单、高效，可以进行大力推广。在测定高猛铁矿石中的元素时也是采用内标法进行的。其利用内标法制作出了一个工作曲线，并采用吸收影响系数法进行校正，使锰的干扰作用得以消除。苏秋玲在检测铁矿石中的铁、铝、硅等元素时首先利用熔融法进行了玻璃熔片的制作，并使用Co2O3为内标设置出工作曲线进行玻璃熔片的扫描，检测出各元素的光强度，并以光强度为基础对各元素含量进行了计算。这种内标法检测出来的元素含量和对比结果是一样的，且这种方法具有效率高、操作简单等优点。为减少粒度效应及基体效应对测量结果影响使用了高温熔融法，使用了铁矿石中各元素的KCl线作为分析线。该方法的结果精确能够与化学方法比对结果一致。

4、总结

利用X射线荧光法能够快捷、高效的实现对铁矿石中各元素的检测，同时也能检测出其主量元素、伴生元素及有害元素等元素的含量，因此这一方法在铁矿石检测中的应用日益广泛，且随着相关仪器的不断改进，X射线荧光法将继续在铁矿石检测中发挥着重要作用。

参考文献：

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