X射线荧光光谱法分析硅锰合金中的硅、锰、磷

X射线荧光光谱法分析硅锰合金中的硅、锰、磷

林文龙

钦州大锰新材料有限公司 广西钦州 535000

摘要：建立用粉末样品压片、X射线荧光光谱法，测定硅锰合金的主元素含量的分析方法。方法快速、准确、成本低。

关键词：X射线荧光光谱法；硅锰合金；硅、锰、磷

引言

X射线荧光光谱技术具有多元素同时测定川，操作简便快速，重现性好，准确度高等优点，正好满足这一要求。

一、实验部分

1.1材料与试剂

硅锰合金试样(粒度0.080mm)；可溶性淀粉(分析纯)；工业硼酸.

1.2仪器

ELITE-600型X荧光分析仪(上海精谱科技有限公司)；YP-60T压片机(天津天科仪器公司)；天平(精度:0.0001g，上海分析仪器厂)；称量瓶(直径40mm，高70mm).

1.3实验方法

称取4.0000g待测样品、0.4000g可溶性淀粉，依次全部转入直径40mm、高70mm的称量瓶中，盖严磨口玻璃盖，压住，振荡约1min(约振荡100次)， 混合均匀，在压片机压腔内用硼酸衬底镶边，将混合均匀的样品定量全部转入压片机压腔内，用30t以上的压力，压成均匀光滑的圆片，上机测量。

二、结果与讨论

2.1　稀释剂、粘结剂

没有粘结剂的存在，硅锰合金很难直接压片，所以必须借助粘结剂来压铸成型；同时用稀释剂来稀释以降低基体干扰。常用的固体粘结剂有硼酸、可溶性淀粉、硬脂酸、聚乙烯粉、甲基纤维素等。本文选用实验室常见的硼酸和可溶性淀粉进行试验，发现硼酸在振荡混合时易起静电，常产生挂壁情况，难于准确定量，因此只用硼酸作为镶边衬底的压片材料来增加压片强度。可溶性淀粉细腻，直接用可溶性淀粉作粘结剂压片，个别压片会有边缘部分裂纹和试样脱落现象，压力变大时也会有脱模困难的情况发生。为避免上述情况的出现，本文用硼酸衬底镶边，可溶性淀粉作稀释剂兼粘结剂，与样品均匀混合后，压制的样片均匀光滑，牢固强度高，且容易剥离。

2.2　制样条件的优化

对于硅锰合金主量元素硅和锰，稀释比例越大，降低基体干扰的效果越好，但同时要考虑合金中低含量元素磷的检测灵敏度问题，以及压片所需混合物料总量的问题。试验发现，可溶性淀粉的密度较小，称样体积较大。硅锰合金密度大，压片物料总量控制在3～5G，压片的厚度较为合适。采用正交实验法，选用Ｌ9（34）正交表，对样片制备产生影响的待测物料用量（A）、稀释剂用量（B）及压片强度（C），进行3因素3水平的混合比例压片实验，通过极差计算，确定对压片产生影响的主次因素。

正交实验结果以硅锰合金中的硅、锰、磷元素含量测定值作为判定因素。各因素间的主次顺序依据极差值的大小排列，极差值越大，表示该因素对测定值的影响越大。由表1可以看出，元素硅和锰的主次顺序均为B＞A＞C，而且元素硅、锰的B因素和A因素级差值相近，说明稀释剂用量和待测样品用量均为主因素；磷元素含量低，主次顺序为A＞B＞C，和主含量元素主次顺序基本一致。实验的优水平和优组合以化学分析法测定的校准值为判定依据，

表1硅锰合金正交实验极差分析

元素硅、锰、磷依据确定的优水平，分别得出2组优组合：A2B2C1和A1B3C3。由于正交实验中没有涉及A2B2C1组数据，因此对这组数据重新做实验验证，结果给出A2B2C1测定值最优。

即物料用量（A）为4.0000G、稀释剂用量（B）为4000G及压片强度（C）为30t时压片效果最佳。

2.3　校准曲线

在粉末压片制样时，如果标样和试样从同一矿区选取，且粒度相同，粒度效应和矿物效应的影响可以忽略。为保证校准样品与待测试样的组成、结构及粒度的一致，本文选用已测的具有一定梯度含量、粒度为0.080ｍｍ的试样系列，用国家标准化学分析法GB／T　5686.1—2008，GB／T5686.2—2008，GB／T　5686.4—2008准确定值后作为分析校准样品，按1.4方法压片制样，在Ｘ射线荧光光谱仪上选择最佳测定条件，测定校准样片中硅、锰、磷元素的强度并建立校准曲线。采用仪器自校程序校正。

2.4精密度试验

用同一硅锰合金试样按已优化的制样条件，制备10个试料片进行测定，并进行精密度考察。

三、结语

本实验对直接压片基体干扰大，且不易成型的硅锰合金制样方法进行了探讨，采用稀释混合、粘结压片制样，使得在实验室现有条件下能够进行Ｘ射线荧光光谱分析，解决了硅锰合金湿法化学分析周期长的问题。

方法选取与待测试样组成、结构及粒度相似的试样作为校准样品，使得分析方法中的测定基体和范围相对固定，待测试样中约有2%的试样因基体差异使锰的测量结果超出分析方法的测量范围，出现这种情况时需用国家标准方法测定。对于这类由于基体差异造成的个别样品测定结果错误的问题，需进行下一步实验，研究采用加大稀释剂比例，与低含量元素组分分开测量，或者研磨试样以减小粒度后再进行实验等方法解决。

参考文献：

[1]吴超超,陈自斌,邢文青,马秀艳,张祥,张毅.熔融制样-X射线荧光光谱法测定锰铁、硅锰合金中锰硅磷[J].冶金分析,2018,38(03):14-21.

[2]徐建平.四硼酸锂坩埚内预氧化熔融制样-X射线荧光光谱法测定锰铁及锰硅合金中的硅、锰、磷[J].理化检验(化学分册),2016,52(11):1344-1346.

[3]李建民.熔融制样-X射线荧光光谱法测定硅锰合金中的硅、锰和磷[J].理化检验(化学分册),2016,52(04):484-486.

[4]李宗超,曹兴旺,马文广,王刚,金立宁.X射线荧光光谱法分析硅锰合金中的硅、锰、磷[J].检验检疫学刊,2015,25(02):47-49.