杜  洋  唐琼仙  胡家新  钱  丽

（武昆股份生产管理中心质量计量检测中心）

摘  要  利用荧光光谱法对昆钢二次资源全铁含量的快速分析进行了研究。收集、了解二次资源的品种及全铁含量范围，通过探索合适的制样条件，采用化学分析自制标准样品，优化仪器参数设置，确定分析条件，建立仪器分析程序。采用化学法与光谱法的数据进行比对，验证光谱快速分析方法数据准确度和精密度。通过验证，检测结果准确可靠，分析结果抽查合格率≥99.1 %，完全满足日常检测需要。

关键词   荧光光谱法  二次资源  全铁含量 

1  前言

昆钢二次资源是炼钢、炼铁、动力、轧钢生产过程中产生的废弃物（副产品），种类繁多，若直接废弃堆放会占用大量土地和造成环境污染，经过再次加工综合利用，能实现节能减排、降本增效的目的。二次资源主要有：废渣、污泥、除尘灰、氧化铁皮、粗颗粒等等，种类多、来源广、成分复杂，分析较难。

二次资源可用于烧结原料和配料、冶金炉溶剂、道路材料、钢渣水泥、建筑材料等，其中全铁含量是决定其基本用途的重要指标。二次资源的全铁含量范围较大，通常在TFe10～75 %之间，目前大部分化验室采用化学分析法进行测定，化学试剂使用量大，操作过程较为繁琐。化学试剂及分析所产生的废液、废气对环境造成污染。因此有必要开展二次资源光谱快速分析方法的研究。

X-射线荧光光谱法[1]具有制样简单、分析速度快、检测范围广、分析精度高、结果准确稳定等优点，可开发利用前景好，因此我们应用X-射线荧光光谱仪来探索二次资源全铁成分的快速分析方法，以满足生产对分析结果准确、快速的需要。

2  实验部分

2.1  仪器

PW2403 型X-射线荧光光谱仪；YYJ-60 型粉末压片机；XPC-100×150型颚式破碎机；ZM-2-F型密封式研磨机。

2.2  实验方法

（1）确定化学分析二次资源全铁的方法（三氯化钛——重铬酸钾容量法测定全铁量[2]）；

（2）对二次资源样品的制备方法进行探索，确定化学分析和光谱分析的样品制备方法；

（3）对二次资源全铁进行化学分析, 自行研制标准样品，将分析数据进行收集、整理、记录；

（4）对X-射线荧光光谱仪分析软件参数设置进行研究，优化分析条件，建立分析程序，依据化学分析值建立分析曲线；

（5）采用化学法与光谱法的数据进行比对，验证光谱快速分析方法数据准确度和精密度。

3  结果与讨论

3.1  确定样品制备方法

二次资源物料取样执行国家标准 GB 2007.1《散装矿产品取样、制样通则 手工取样方法》。采用粉末压片制样法将二次资源样品通过碳化钨研钵研磨制备成粉末。分析试样粒度要求为120目。

经研磨后能完全通过120目筛的样品直接进行压片制样，分析测定。

含有筛上物的样品按照《钢渣制样程序》通过三次研磨筛分分级制样，制样后得到的-120目筛样品直接采用光谱分析，+120目样品单独检测。

二次资源试样研磨过筛情况见表1。

3.2 确定粉末压片方法

制备好的粒度-120目的二次资源粉末样品，压片时用无水乙醇将平面模具擦拭干净，吹干，将粉末样品置于模具内，在30 t的压力下保压30 s制成样片，使用吸耳球将表面吹净，即可上机分析。

3.3 确定光谱仪测量参数

通过研究了解二次资源样品的特性和全铁元素的含量范围，确定光谱仪的最佳测量条件，见表2。

3.4  建立工作曲线

3.4.1  制备光谱标样

由于二次资源没有标准样品，二次资源样品需经多次化学法测定，得到准确可靠的二次资源全铁结果，作为建立工作曲线的标准样品。

化学分析值是由两组平行分析3次后取平均值，计算差值在标准允许差范围内，方可取其平均值为试样的准确值。详见表3～表6。

3.4.2  绘制工作曲线

按照所设定的制样条件制成测量样片，在X-射线荧光仪上测得铁元素的强度，对应其浓度，按照同样原理与回归曲线拟合，建立二次资源的标准曲线，使之形成既有一定含量范围，又有适当梯度的标准系列，其含量范围基本覆盖分析样品要求，保证标准曲线的准确性。由于存在较大的基体效应，制作标准曲线时，要根据经验系数法进行修正，通过设备自带的谱线重叠、背景扣除等校正方法进行校正，消除元素间的相互干扰及设备的背景误差。

（1）所有样品集中绘制的工作曲线

本试验制作的采用所有二次资源全铁元素绘制的分析曲线，见图1。

由图1可看出，各分析值虽然有梯度但分布较为分散，要拟合成一条工作曲线用于测定全部二次资源样品，准确度无法满足检测要求。因此，需要根据二次资源品种分类建立工作曲线。

（2）绘制样品分类的工作曲线

根据上图我们将能融合在一条曲线上的样品分组、分类，经过大量试验比对，建立不同的工作曲线，满足分析要求。图2、图3、图4是分组后建立的全铁分析工作曲线，所对应检测的二次资源品种见表8。

（3）验证工作曲线

由于二次资源无对应的相关标准，为保证光谱快速分析结果的准确性，用化学法测定结果对仪器进行验证，具体数据见表8～10。

从表8～10比对数据可看出，工作曲线测定结果与化学分析测定结果的偏差均在允许差范围内，证明工作曲线可满足分析要求。

通过光谱仪条件试验，确定了光谱仪最佳的工作参数，编制分析程序，绘制光谱仪工作曲线，消除干扰因素，校准光谱仪，以化学法标定的数据为基础，进行条件试验；将仪器分析数据与化学法分析数据进行比对，验证光谱快速分析方法数据的准确性、可靠性。

3.5  试验结果讨论

3.5.1  精密度试验结果与分析

选择合适的制样条件，优化软件设置和校正后，二次资源已经可以用X-射线荧光光谱仪进行快速测定。为保证实验的准确性，选用二次资源样品用粉末压片的方法，制成样片，在规定的分析条件下，按照实验方法，用X-射线荧光光谱仪连续测定11次，测量时保证其连续性，中间无特殊情况不允许删点，计算其平均值AVG、标准偏差SD、相对标准偏差RSD %，验证本方法精密度。试样测量结果分别见表11～13。

从以上数据看出，X-射线荧光光谱仪快速测定二次资源成分，二次资源标准样品测定值与标准值之差在允许差范围内；试样精密度试验分析数据相对标准偏差（RSD%）均在4 %以下，分析的精密度较好，能满足分析要求。

3.5.2  准确度[3]试验结果与分析

当确定样品状态，选择最佳制样设备，选择粉末压片、建立工作曲线等各项试验环境条件已充分具备后，且在试验数据较理想的情况下，开展在线分析试样试验，分析结果与化学分析结果进行比较，具体数据见表14～16。

从以上检测数据可看出，光谱测量值与化学测定值相差较小。且在允许差范围内，证明光谱分析结果准确度较好。

3.5.3  抽查结果与分析

将该二次资源全铁含量检测方法应用于实际检验。经过6批样品抽查分析，与化学法对比结果见表17。

从表17可看出，二次资源全铁含量X-射线荧光光谱分析法分析结果抽查合格率最低为99.12 %，高于99.10 %的分析要求。

4  结论

以上实验结果可得出：二次资源全铁含量用X-射线荧光光谱法进行直接测定，与传统的化学法测定结果比对，分析结果的准确度满足化学分析允许差要求。

本方法简单准确快速、成本较低、环境友好，完全满足日常检测需要。

5  参考文献

[1] 郭德济,孙洪飞,胡皆汉.光谱分析法[M].第2版.重庆:重庆出版社,1994.

[2] 冶金工业信息标准研究院标准化研究所.中国标准出版第二编辑室.钢铁及铁合金化学分析方法标准汇编下(第2版).北京:中国标准出版社,2002.

[3] 李消梅,王启民.X射线荧光光谱分析硅铁成分样品制备对分析准确性的影响.现代仪器,2003,(6):22-23.