镁铬质耐火材料的X荧光光谱分析

1、镁铬质耐火材料的X荧光光谱分析陆晓明 金德龙 缪虹 马志方（宝钢集团公司技术中心钢研所，上海，201900）摘要 采用X荧光光谱法测定镁铬质耐火材料。通过试验确定熔剂、熔样时间的玻璃珠制样的最佳方案。用基准试剂合成镁铬耐火材料的标准样品，并试验了基体吸收增强效应的校正。该方法对常量氧化物成份分析,精度较好,相对标准偏差小于2，并且分析结果与化学值相比具有较好的一致性。关键词 X射线荧光光谱 耐火材料 镁 铬新型耐材科研开发中经常使用镁铬质耐火材料，主要用于石灰回转窑、RH炉下部槽等，其化学成份是确定其质量的主要指标之一。由于含铬耐材是化学分析过程中较难分析的品种之一，不但分析周期长达数天,而且

2、分析过程繁琐,因此不能快速提供准确的分析结果，从而影响科研新产品的开发进展，并难以对炉体材料及时跟踪。有关X荧光分析镁铬质耐火材料已有报道1，该方法以四硼酸锂加氧化镧为熔剂，采用标准样品制作标准玻璃片。玻璃珠熔融法是X荧光分析耐火材料时常用的方法，熔融的质量主要取决于熔剂，以及熔样时间。本文对制样中熔剂做了熔融试验。国内外缺少镁铬质耐火材料标准样品，因此根据分析元素的含量范围，提出选择基准试剂和部分非镁铬质耐火材料标准样品人工配制系列标准。1.实验部分1.1 仪器 PW1606X荧光光谱仪，Auto-1000M玻璃珠熔融装置，Pt-Au坩埚。1.2 试剂X荧光分析专用无水Li2B4O7、Na2

3、B4O7、分析纯 LiBO2、(NaPO3)6基准试剂：Cr2O3、TiO2、CaCO3、MgO分析纯：NH4Br、KMnO4、MnCO3、K2CO31.3 试样制备称取7.000g熔剂平铺于铂金坩埚中，加0.700g试样和0.030g溴化铵，将铂金坩埚置于1100度的熔样装置上。熔融后，用白金坩埚钳夹出，冷却后，样片与坩埚剥离，取出编号，置于干燥器中待测。2. 结果和讨论2.1 熔剂选择为了选择合适的用于玻璃珠熔融的熔剂，分别采用几种不同熔剂,对镁铬试样熔融情况进行试验，熔融后分别对玻璃片进行观察和拍照。选择一种其试样片熔解完全、均匀性好的熔剂作为镁铬质耐火材料的熔剂。2.2 熔样时间与均匀

4、性关系为了确定合适的熔样时间，在温度1100的情况下，试验了二种熔样时间对均匀性关系，测得各元素强度值，最大值、最小值和标准偏差及相对标准偏差列于表1、2。表1：熔样时间设为A的熔样均匀性元素KFeMnMgCaAlTiSiCr最大值Kcps0.52416.3690.55213.3980.6162.2830.1121.3459.035最小值Kcps0.50916.0260.52713.1240.6042.0700.1021.2588.764平均值Kcps0.51716.1800.54213.2860.6102.1830.1081.3018.916RMS0.0060.1480.0090.1010.

5、0050.0770.0040.0410.107RMS%1.1300.9181.7400.7640.7553.5383.8033.1861.200注：RMS-标准偏差，RMS%-相对标准偏差表2：熔样时间设定为B的熔样均匀性元素KFeMnMgCaAlTiSiCr最大值Kcps0.52216.3380.55113.3740.6192.2820.1101.3589.055最小值Kcps0.51216.2980.53813.2950.6092.2650.1081.3529.033平均值Kcps0.51716.3190.54513.3320.6142.2730.1091.3559.043RMS0.004

6、0.0160.0050.0330.0040.0070.0010.0030.008RMS%0.8250.1010.8660.2460.6430.3030.9380.2380.087从表中可看出熔样时间设定为B，它们的RMS%都小于1，试样的均匀性较好，能满足分析要求，为此我们采用此熔样时间作为制备分析试样、标准试样玻璃片的熔样条件。2.3合成镁铬质工作曲线由于镁铬质标准样品仅有三个，不能满足X荧光分析时制作工作曲线所要的标样数，为此我们采用一些其它标准试样和基准试剂及分析纯试剂来合成标准。根据镁铬质标准玻璃片的浓度和测量强度直接回归求得工作曲线（图略）。各元素工作曲线含量范围、截距、斜率及回归标

7、准偏差（RMS）列与表3。表3:镁铬质截距和斜率及回归标准偏差（RMS）氧化物K2OFe2O3MnOMgOCaOAl2O3TiO2SiO2Cr2O3含量范围0.1-5.00.2-8.00.1-1.040.0-99.00.2-5.00.2-8.00.2-3.00.2-5.01.0-20.0斜率2.33560.35140.45935.53052.75483.02901.93224.13341.3797截距-1.2094-0.5726-0.1603-1.2006-0.4174-1.4087-0.1391-2.3947-0.2511RMS0.03350.08810.03850.27100.06410.

8、03490.014300.04840.09642.4直接回归与采用理论系数比较表4列出了采用二种方法的RMS数据比较。从数据中可看出采用理论系数校正Al的RMS稍有改善，这说明采用熔剂稀释熔融后对大多数元素来说消除或降低试样的颗粒、矿物效应和元素间的干扰，采用一次线性方程即可满足镁铬质耐火材料的分析要求。表4：直接回归与采用理论系数的RMS比较氧化物K2OFe2O3MnOMgOCaOAl2O3TiO2SiO2Cr2O3RMS（直接回归）0.03350.08810.03850.27100.06410.03490.01430.04840.0964RMS（理论系数）0.04010.16010.039

9、50.41440.07170.03040.01530.05060.09922.5镁铬质样品分析精度试验制取同一试样的熔融玻璃片十个，分别测量其浓度，数据见表5.从表中可看出其分析精度较好。表5：镁铬分析精度试验（）氧化物K2OFe2O3MnOMgOCaOAl2O3TiO2SiO2Cr2O3最大值0.02910.3120.12453.2841.07514.5710.1252.42917.319最小值0.02010.1270.11752.8441.01714.4130.1192.38817.099平均值0.02410.2500.12053.0941.05514.4800.1232.41017.24

10、9RMS0.0030.0560.0020.1300.0180.0570.0020.0140.062RMS13.4130.5421.6900.2451.7030.3921.6120.5920.3592.6 镁铬质样品准确度试验 为了验证方法的准确性，用六个镁质标准试样加入纯三氧化铬合成人工试样和二个镁铬耐材试样熔制成玻璃片，进行X荧光测量，其结果与化学分析值作比较，数据见表6。表6：镁铬化学分析值与X荧光分析值比较（）样品号氧化物K2OFe2O3MnOMgOCaOAl2O3TiO2SiO2Cr2O31化学值0.430.470.0359.361.390.680.0052.0335.71荧光值0.3

11、90.400.0659.031.340.820.0061.9635.322化学值0.0050.630.0397.530.790.0680.0040.261.07荧光值<0.050.690.0397.890.710.070.0040.181.023化学值0.9680.921.441.510.104.4010.57荧光值<0.050.910.0380.831.431.570.0894.5210.574化学值0.5077.460.630.050.0030.2021.42荧光值0.050.490.0377.140.520.090.0040.1621.375化学值0.011.530.5084

12、.191.366.850.314.051.08荧光值<0.051.680.5284.541.306.890.313.931.086化学值0.860.690.0387.432.051.080.0082.995.09荧光值0.810.710.0388.012.031.080.0083.015.15803089化学值<0.0110.3060.160.985.081.2620.49荧光值<0.0510.5360.360.975.251.4620.37803091化学值0.0119.2664.651.193.961.5216.61荧光值0.059.3664.861.384.121.70

13、16.84从表中的数据可看出化学值与X荧光分析值吻合较好，其方法是可靠的。3. 结论a.从以上的熔剂选择试验及熔样时间与均匀性关系数据可得出，该方法确定的熔剂、熔样温度、熔样时间是合适的。b.对于镁铬质耐火材料分析, 采用理论系数校正仅有Al2O3的RMS有很小的改善，对分析结果的影响可忽略，所以Al2O3和其它元素校正曲线一样采用一次线性方程校正。c.通过分析精度试验，从分析结果中可看出镁铬质耐火材料的相对标准偏差除了K2O外，都小于2。d.通过准确度的试验，从化学分析值与X荧光分析值比较的数据中可看出，分析结果比较一致。分析速度比传统的化学分析法可提高五倍.参考文献1.Bu Sai-Bin

14、,et al.,Rare Metal ,1983,5:48The determination of Mg-Cr Refractory Materials by XRF MethodAbstractThis paper describes determination method of nine constituents in Mg-Cr refractory Materials by XRF. Samples are prepared by fusion bead method. Synthetical standard samples are used as standard samples.T