X射線熒光光譜法測(cè)定蘭炭中鋁含量

X射線熒光光譜法測(cè)定蘭炭中鋁含量摘要：采用直接粉末壓片法制備樣品片，選用日本進(jìn)口焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品制作工作曲線，X射線熒光光譜儀直接測(cè)定蘭炭中鋁含量。該法分析結(jié)果與給定值相符；對(duì)同一樣品測(cè)定10次，測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%，討論了在壓樣壓力30t，保持時(shí)間30s下樣品片成型較好。選擇三乙醇胺作為粘結(jié)劑，討論了最優(yōu)添加量為8%。方法快速、簡(jiǎn)便,滿足了煤炭檢驗(yàn)及生產(chǎn)需要。關(guān)鍵詞：X射線熒光光譜法；粉末壓片；蘭炭蘭炭(又稱半焦、焦炭)因其燃燒時(shí)有很短的藍(lán)色火焰而得名。作為一種新型炭素材料，以其固定炭高、電阻率高、含灰份低、硫含量低、磷含量低的特性和低廉的價(jià)格，正逐步被推廣應(yīng)用于電石、鐵合金等產(chǎn)品的生產(chǎn)[1]。在生產(chǎn)工藝中，蘭炭鋁含量必須符合國(guó)標(biāo)規(guī)定[2]，且測(cè)定方法均嚴(yán)格依靠國(guó)標(biāo)方法[3]，雖然已是目前為止比較經(jīng)典可靠的方法，但需做化學(xué)前處理，流程時(shí)間長(zhǎng)，操作繁瑣且需將蘭炭先燒制成灰，測(cè)定灰成分中三氧化二鋁含量后反算回蘭炭中含量，在實(shí)際生產(chǎn)中耗費(fèi)大量人力物力。使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)[4-6]同樣需做前處理，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。蘭炭與焦炭在物理及生產(chǎn)工藝上有相似處，已見報(bào)道測(cè)定焦炭中Al含量均采用燒灰法[7,8]使用X射線熒光光譜直接壓片法可在5分鐘內(nèi)快速測(cè)定蘭炭中的三氧化二鋁，加之制樣壓片整個(gè)流程可在30分鐘內(nèi)完成，對(duì)于無機(jī)元素的儀器分析來說是較快的方法，并且結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度優(yōu)于化學(xué)法,在工業(yè)生產(chǎn)中有實(shí)際指導(dǎo)意義。本文采用三乙醇胺作為壓片粘結(jié)劑，討論了添加劑的種類、配比對(duì)樣片硬度的影響。而采用大量日本進(jìn)口煤炭標(biāo)樣制作工作曲線，解決了煤炭標(biāo)樣不足的問題，大大增加了測(cè)試的準(zhǔn)確性。1實(shí)驗(yàn)部分1.1儀器與試劑ZSXPrimus型X射線熒光光譜儀（日本理學(xué)）；SM-1震動(dòng)研磨機(jī)（北京丹東儀器設(shè)備廠）；BP-1粉末壓樣機(jī)（北京丹東儀器設(shè)備廠）；PVC環(huán)。硬脂酸（C18H36O2，分析純），三乙醇胺（分析純），糊精（分析純）。1.2測(cè)量條件儀器條件：銠鈀X光管；真空光路；PR氣體流量：25ml/min。元素測(cè)定條件：電壓50KV，電流60mA；濾光片OUT；準(zhǔn)直器Std；晶體PET；探測(cè)器PC；PHA為100～300；譜峰2θ峰值144.754°，時(shí)間40s。1.3樣品粉末的制備

X射線熒光光譜儀對(duì)樣品片表面光滑度有較高要求，為最大限度的減少熒光散射，因此粉末樣品粒度應(yīng)小于105μm。但蘭炭較一般煤樣干且硬，瑪瑙研缽無法滿足要求，采用機(jī)械磨樣機(jī)，仔細(xì)清理磨樣料缽。樣品放入量過多一方面研磨不充分，另一方面標(biāo)樣價(jià)格高產(chǎn)生浪費(fèi)，而磨樣時(shí)間過長(zhǎng)雖能保證研磨充分但應(yīng)避免引入料缽雜質(zhì)。因此，放入7～10g樣品，磨樣60s，制備樣品粉末。1.4添加劑的選取由于蘭炭本身沒有粘結(jié)性，無法直接壓片，選擇添加粘結(jié)劑。目前報(bào)道的添加劑多見硬脂酸、糊精、三乙醇胺，其主要成分是C、H、O、N，對(duì)待測(cè)元素結(jié)果干擾較小。通過在蘭炭中對(duì)三種添加劑的添加比例對(duì)樣品片硬度的影響以及對(duì)引入分析誤差的比對(duì)，選出最優(yōu)添加劑及添加比。1.5測(cè)試樣片的制備樣品粉末在105℃下烘干2小時(shí)，稱取3.00g樣品，加入定量添加劑，在壓樣壓力30t壓樣時(shí)間30s下，專用塑料壓樣環(huán)(此環(huán)壓片所需樣品量3.00g最佳)壓制樣品片，洗耳球吹去樣品表面粉末，貼上標(biāo)簽，放干燥器內(nèi)待測(cè)。1.6標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立（粉末直接壓片法）采用日本進(jìn)口焦炭標(biāo)樣12個(gè)(焦炭與蘭炭相似)，分別為A501、A502、A503、A504、A505、A506、A507、A508、A511、A512、A513、A514，鋁含量在0.44-0.58%，煤炭標(biāo)樣按上述樣品粉末制備方法制備，按測(cè)試樣品片的制備方法制備標(biāo)樣片。用選定的測(cè)量條件測(cè)定X熒光強(qiáng)度,建立元素校準(zhǔn)曲線。1.7樣品測(cè)量?jī)x器開機(jī)12小時(shí)后，對(duì)儀器進(jìn)行校正檢查。將樣品從干燥器中取出，按照分析測(cè)試順序依次放入樣品盤，按本文1.2所述測(cè)量條件測(cè)定12個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)樣品的X射線熒光強(qiáng)度，制做校正工作曲線，建立定量分析方法。用壓片法對(duì)測(cè)試樣片LT1022重復(fù)制備10個(gè)樣片，對(duì)Al進(jìn)行測(cè)試分析，計(jì)算精密度。本文以日本進(jìn)口焦炭標(biāo)樣A501、A502、A503和另外一個(gè)未用作制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的煤標(biāo)樣A510進(jìn)行分析測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的值與給定值進(jìn)行比對(duì)，給出測(cè)試的準(zhǔn)確度。2結(jié)果與討論2.1壓樣壓力和壓樣時(shí)間的選擇取研磨好的有粘性的其他原煤樣,在壓力分別為20、30、40t，保壓時(shí)間為20、30、40s下，制成樣片,觀察樣品表面光滑度，試驗(yàn)硬度。結(jié)果表明,一般情況下當(dāng)壓力為30t、保壓時(shí)間為30s時(shí)效果較好。2.1添加劑選取壓制純硬脂酸、糊精固體片，上儀器掃描，選取元素檢出量少的硬質(zhì)酸為添加劑，并且硬脂酸較糊精表面更光滑，是理想的添加劑。添加劑的加入量遵循盡可能少的原則以保證原樣品測(cè)試的準(zhǔn)確性，減小誤差。取3.00g烘干的樣品粉末分別添加0.20g、0.40g、0.60g、0.80g、1.00g硬脂酸，放入專用壓樣環(huán)中，在壓力30t、壓樣時(shí)間30s下制備樣品片。結(jié)果表明添加0.4g硬脂酸即13%可成片，為防止測(cè)樣過程中碎裂，選取0.6g作為添加劑，但樣品片放置5小時(shí)后發(fā)現(xiàn)凹陷有裂縫。添加0.8g即26%的添加比，放置過夜后同樣會(huì)出現(xiàn)樣品片整體凹陷現(xiàn)象，放棄使用。取3.00g烘干的樣品粉末分別加入三乙醇胺2滴、3滴、4滴、5滴、6滴、7滴、8滴，制備樣品片，結(jié)果表明，在添加5滴三乙醇胺后樣品片表面光滑度較好且不開裂破碎，但為保證所有樣品片均不碎裂，采用6滴的添加量(稱量100滴總質(zhì)量，測(cè)算6滴質(zhì)量為0.24g)，即添加量8%，因此選用添加8%的三乙醇胺。2.3精密度重復(fù)測(cè)定的10個(gè)測(cè)試樣片LT1022的Al值見表1。由表可知，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%，說明本方法制樣的重現(xiàn)性良好。表1精密度測(cè)試結(jié)果Table1Resultsfoprecisiontest組分SRSD%Al0.010.00043.242.4準(zhǔn)確度日本進(jìn)口焦炭標(biāo)樣A501、A502、A503和另外一個(gè)未用作制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的煤標(biāo)樣A510分析結(jié)果見表3，由表可見分析值與標(biāo)準(zhǔn)給定值相符，準(zhǔn)確度高，誤差范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于化學(xué)法[2]測(cè)定范圍。表2準(zhǔn)確度分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table2Analyticalresultsfoaccuracytest組分A501A502A503A510標(biāo)準(zhǔn)值本法標(biāo)準(zhǔn)值本法標(biāo)準(zhǔn)值本法標(biāo)準(zhǔn)值本法Al(ppm)0.0120.0100.0220.0190.0160.0130.0150.0113結(jié)論采用直接粉末壓片法制備樣品片，討論了在壓樣壓力30t，保持時(shí)間30s下樣品片成型較好。由于蘭炭本身無粘結(jié)性，加入三乙醇胺作為粘結(jié)劑，討論了最優(yōu)添加量為8%。采用12個(gè)日本進(jìn)口焦炭標(biāo)樣制作工作曲線，開創(chuàng)了利用X射線熒光光譜粉末直接壓片測(cè)定蘭炭中Al的新方法，得到較為滿意的結(jié)果，而不用先燒灰測(cè)試再反算成蘭炭的Al含量。該方法不但簡(jiǎn)便快捷且測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度、精密度也較高。DeterminationofAluminiumInSemi-cokebyX-RayFluorescenceSpectrometryAbstract:Amethodforthesimultaneousdeterminationofaluminiuminsemi-cokebyX-rayfluorescencespectrometrywasdeveloped.SampleswerepreparedwithpressedpowderpelletmethodbyJapanstandardsample.Fromtheresults,thepresentmethdwerefoundtocheckquitwellwiththecertifiedvalues.Tenpressedpowderpelletpreparedfromasamesampleofsemi-cokeweredeterminedbythepresentmethod,valuesofRSD'swasfoundlessthan10%.Themethodsatisfiestherequirementsondeterminationofaluminiumincoalsamplesforentry-exitinspectionandproductionindustry.Keywords：X-rayfluorescencespectrometry;pressedpowder;semi-coke參考文獻(xiàn):[1]林金元.蘭炭在電石生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].化工技術(shù)經(jīng)濟(jì),2004,22(4):23-25.[2]GB/T25211-2010,蘭炭產(chǎn)品技術(shù)條件[S].[3]GB/T1574-2003,煤灰成分分析方法[S].[4]白英彬,吳爭(zhēng)鳴,任希棠.等離子發(fā)射光譜法測(cè)定焦煤灰分中的主要元素與微量元素[J].煤炭轉(zhuǎn)化,1999,22(3):35-38.[5]譚雪英,張小毅,趙威.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定煤及煤灰樣品中21個(gè)主次微量元素[J].巖礦測(cè)試,200