X射線熒光分析儀在水泥生產中的應用

一、儀器的配置及測量條件：

 

PW4110型Venus200順序式低功率掃描形式的X—熒光分析儀，允許分析范圍Be—U，PW2550型X射線光管，端窗采用Sc作耙材，鈹窗厚度300um，配有DELL奔騰IV計算機，循環(huán)水冷系統(tǒng)，南京水泥設計院QCX控制系統(tǒng)，上海盛力儀器SL201型半自動壓片機和SL301型振動磨礦機等設備。各元素測量條件見附表1。

 

表1一各元素的測量條件

 

二、物料分析的誤差來源因素以及解決的方法

 

我們通過幾個月的使用和摸索，逐步掌握了影響分析數據準確和和儀器穩(wěn)定的一些因素，主要有以下幾個方面：

 

 

1、樣品的制備：

 

PANalytical 公司所提供的X射線熒光分析儀，允許樣品不受其狀態(tài)及形態(tài)的限制，可以是粉末壓片、熔片、固態(tài)、粉末及液態(tài)等。在水泥行業(yè)的應用中，

 

可用粉未壓片及熔片制樣法。熔片雖然能消除顆粒度效應及礦物效應，從而獲得更好的準確性。但因操作費時、成本較高而尚未被廣泛采用；粉末壓片法則操作簡單、快速，是目前國內水泥廠的首選XRF制樣方法。我公司則采用粉磨壓片法，首先所要分析的試樣要盡可能的干燥，以提高制樣的精度。要求被測樣品要制成細度不大于80um粉末狀，樣片的直徑應盡可能的大最好不小于32mm,物料必須有代表性，可通過連續(xù)或多點取樣，充分攪拌均勻，縮分成所需的克數以

 

備檢驗。

 

2、粉磨壓片：

 

2.1粉磨時間的確定：待測樣品必須用專用粉磨機粉磨，研磨有手動和機械振動磨兩類，用機械振動磨效率高，便于控制樣品復演性好。粉碎研磨選用一種合適的研磨器具是很重要的，特別在是在分析痕量元素時尤為重要，我公司選用得是碳化鎢磨具，這樣可以把分析誤差降到最小。粉磨細度不能大于200目（76um），經過反復的試驗對比，我們把生熟料和各種原材料的粉磨時間確定在150s,時間過長會產生粘磨，短則細度達不到分析要求。

 

2.2助磨劑和粘結劑的添加：在粉磨樣品時加入適當的助磨劑有助于提高研磨效率，并且有利于料缽的清洗。加入粘結劑是為了使樣品更好的成型，壓制成表面光滑而又不容意破裂的樣片。助磨劑和粘結劑必須是不含被測物成分的有機物，經過分析試驗適合我公司的添加劑有：三乙純胺、酒精、石臘詳見附表2

 

表2 熒光分析制樣添加劑明細表

 

2.3、樣品的壓片：將制備好的粉末，小心的放入模具中，用自動壓力機在一定壓力下壓制成片，X射線熒光強度與壓制樣品的壓力和樣品的顆粒大小有很大關系。我公司用的是鋼環(huán)壓片，設置壓力24t保壓時間30s,即可滿足要求。

 

2.4、制樣誤差驗證

 

按2.1、2.2選定樣片制備的條件后，對樣片制備的再現性進行驗證，以生料為例，用同一個生料樣充分攪拌均勻后，壓制10個樣片用熒光分析儀依次測量，分析結果統(tǒng)計見附表3

 

以生料為例同一個樣品制備10個樣片的分析結果

 

表3中可以看出同一樣品制備10次測得的分析結果極差值≤允差值，認為制樣方法是可行的。

 

2.5、儀器穩(wěn)定性的效驗和準確度的測試，在分析儀使用之前必須進行此項工作。用已有準確分析結果的試樣50克，放入料缽內（不放兩個鋼圈）運行3min后，分成四份制成壓片進行測量，測量結果見附表4

 

同一試樣混勻后分四份制片后用熒光儀的測量結果

 

從表4可以看出幾組樣子誤差特別小，說明儀器的穩(wěn)定性很好。

 

2.6、建立應用程序（標準曲線）

  

  X—熒光分析儀是一種相對測量儀器，它是通過測量已準確得知化學分析結果的標樣，由計算機所獲得的特征X射線強度數據進行一系列的數學處理，計算得出工作曲線。建立應用程序（標準曲線）是熒光儀準確分析的基礎，應注意以下幾個問題：

 

（1）選取具有代表性的標準樣品。每組曲線至少要八個以上的樣品（我公司做每組曲線時至少選取10個以上的標準樣品），且要在實際生產所用的礦區(qū)采樣，使其分析樣品的物理性能相同，各元素含量范圍應覆蓋實際生產所能達到的范圍，盡可能在生產控制指標的中部，以保證分析的準確性。

 

（2）準確分析標準樣品。為了最大限度消除人為誤差，標準樣一般要求用三個有三年以上分析經驗的分析員做平行化學分析，最后取平均值，經典的濕法化學分析是幾乎所有快速光譜技術標定的基礎，化學分析值一定要準卻，否則一切無從談起，要絕對保證分析結果準確性，為熒光分析的標定提供準確的依據。

 

（3）建立新的應用程序（標準曲線）時，操作規(guī)程、儀器選擇的各種參數、壓片的制樣環(huán)節(jié)，環(huán)境條件等必須與分析應用時嚴格保持一致，以減少系統(tǒng)誤差。

 

2.7、校正曲線                                                       

 

建立好應用程序（標準曲線）后，為了能使工作曲線正常投入使用，要對曲線進行校正，使用后為了保證儀器分析的準確性，也要定期用已知化學成分的樣品（標樣）與熒光分析進行對比校正。若線性回歸不是太好，則要通過經驗系數或是增刪標樣樣進行微幅調整，工作曲線若差距太大必須重新建立新的工作曲線。我公司從2005年3月份投產以來，為了保證儀器分析的準確性，我們堅持每天做一次標樣，三天與化學分析對比一次。以生料為例，對比情況見表5。

 

表5 生料熒光分析結果與化學分析結果對比

 

 

從表4、表5數據可知，X—熒光分析儀的穩(wěn)定性和準確性良好。X射線熒光分析儀已在我公司原材料、生料的檢驗上逐步取代了傳統(tǒng)的濕法化學分析方法，為生產準確及時地提供了分析結果，為穩(wěn)定生料配料、提高熟料質量奠定了堅實的基礎。

 

2.8樣品分析中的注意事項：

 

2.8、1樣品制備時，其粉磨時間、添加劑、設定壓力和保壓時間必須與標定該工作曲線時的狀態(tài)嚴格一致，否則會造成粉磨粒度分布不均勻，帶來系統(tǒng)的誤差，影響分析結果。

 

2.8、2粉磨不同品種物料時，如果用同一料缽，則必須用待測樣品洗磨或是用清水把料缽洗凈，否則由于其它物料的污染會產生較大的誤差。

 

2.8、3樣品壓片前必須均勻布入鋼環(huán)內，不能出現堆積分布，否則會造成壓片密度的局部差異，影響分析結果。

 

2.8、4制好的樣片不能擦摸光潔面，也不能放在空氣中太久再測量，不然會影響測量結果。

 

2.8、5 為了保證儀器的正常運行，必須保持環(huán)境干燥潔凈，樣品壓制好后，要在不影響被測表面光潔度的前提下盡量清除干凈壓片鋼環(huán)周圍的粉塵，用吸塵器吸凈，以免帶入機內，污染測量環(huán)境，影響分析結果，損傷儀器的壽命。

 

2.8、6操作人員首先必須熟悉操作規(guī)程，否則所選的分析程序錯誤，用錯工作曲線，結果將完全錯誤。制樣壓片時的操作也會帶來不同程度的誤差，所以要求操作人員要規(guī)范操作，不定期進行抽查對比，以減少人為造成的誤差。

 

 

我公司通過這幾個月的實踐和分析應用，對影響X—熒光分析儀檢測穩(wěn)定性和準確性的各種因素，逐一進行試驗，分析、調整，并找到了相應的技術措施，為準確快速提供分析數據起到了應有的作用，為生料配料控制，提供準確可靠的依據。