离心浇铸制样X射线荧光光谱分析铬铁中的Cr、Si、P

1、离心浇铸制样X射线荧光光谱分析铬铁中的Cr、Si、P 陆晓明 金德龙 林国强 孙福民 上海宝钢股份有限公司技术中心，201900 上海申佳铁合金厂，200431 摘要 本文介绍采用离心浇铸制样X荧光光谱分析铬铁中Cr、Si、P，离心浇铸制样能克服铁合金存在的矿物效应和颗粒效应，该方法简单、快速、精度高、准确。当浓度为Cr：66.04%、Si：0.64%、P：0.016%其相对标准偏差分别为0.18%、3.12%、6.25%。 关键词： X射线荧光光谱 ； 离心浇铸； 铬铁   DETERMINATION OF CR, SI, P IN FERROCHROME BY X-RAY FLU

2、ORESCENCE SPECTROMETRY USING REMELTING TECHNIQUE LU Xiao-ming,JIN De-long Shanghai Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. Technical Center, Shanghai, China, 201900 LIN Guo-qian,SHEN Fu-ming Shanghai Shenjia Ferroalloy Co., Ltd. Shanghai, China, 200431   Abstract: Remelting test of ferrochrome for X

3、RFS analysis is described in this paper. the mineral effect and particle-size effect of ferrochrome can be eliminated, When the average contents of Cr, Si, P are respectively 65.04%, 0.64%, 0.016%, the relative standard deviations are respectively 0.18%, 3.12%,6.25% , the precision is good. Keywords

4、: X-Ray fluorescence spectrometry Remelting Ferrochrome   X荧光光谱分析铬铁合金通常采用粉末压片法制样，由于铁合金存在严重的矿物效应和颗粒效应，分析来之于不同的产地和不同的生产工艺的未知样品，往往得不到准确的分析结果。采用玻璃珠熔融法对铁合金制样，虽然精度和准确度较高，但由于其制作工艺要求高、时间长、有侵蚀铂金坩埚的危险，因此实用性差。离心浇铸制样是将以一定比例的铁合金样品与纯铁放入坩锅中，再把坩锅放入高频离心浇铸机进行熔融，熔融后通过离心力把熔融物从特制的坩锅口注入预先放置的铜模中，冷却后块状样品铜模中取出，此方法制取块状样

5、品，能有效克服铁合金样品矿物效应和颗粒效应，制作工艺相对简单、制作时间短，精度和准确度高，制备好的标准样品又可长期保存使用。通过与化学分析结果比对，可看出此方法完全能满足常规分析的要求。 1实验部分 1.1仪器和试剂 ARL9800 X射线荧光光谱仪，Lifumat3.3VAC离心浇铸机，砂带研磨机，工业纯铁。 1.2 仪器测量条件见表1 表1仪器测量条件 Tab1. Analytical parameters of method   谱线 Line 峰2 Peak 晶体 Crystal 电压/电流 Volt/Current 测定时间(s) Time ( s)   SiK1

6、,2 109.030 PET 50kV/50mA 40   CrK1,2 69.381 LiF200 50kV/50mA 40   PK1,2 141.030 Ge111 30kV/80mA 40 1.3制样条件的选择 经试验确定最佳制样条件见表2。预抽真空和加保护气是为了防止熔融过程中氧化。熔化物既要保持一定的流动性又要有合适的温度，才能保证熔化物完全浇入铜模而且不侵蚀铜模。 表2制样条件 Tab.2 Preparing parameters of sample 样品/纯铁 Sample/pure iron 功率 power 熔融时间 fusion time 离心力 To

7、rque 坩埚 Crucible 模 mould 真空 Vacuum 氩气 Ar. 延时 Soaking time 5/40（g） 2 75(s) 75(%) 陶瓷 铜模 5(Mbar) 3.5L/min 15(s) 1.4 标样制备 依据1.3制样条件，用2个标准样品和经化学分析准确定值的7个样品，熔制9个标准样品块。 2 结果和讨论 2.1 离心浇铸制样 2.1.1块样表面不同部位分析结果 将一制好的块样经用砂带研磨机研磨后在直读光谱仪上取五个不同的部位测定，测定结果见表3。 表3块样表面五个不同的部位测定结果（%） Tab.3 Analytical results of five dif

8、ferent position on the sample surface 元素 Element Cr Si P 1 5.832 0.718 0.0228 2 5.832 0.720 0.0236 3 5.810 0.721 0.0242 4 5.823 0.724 0.0233 5 5.805 0.722 0.0238 Avg 5.820 0.721 0.0235 Sd 0.012 0.002 0.0005 Rsd% 0.21 0.28 2.13 从数据中可看出各元素在块样表面分布均匀。 2.1.2块样不同深度分析结果 为了确认块样不同的深度元素分布情况，对同一块样在砂带研磨一次测定一次，共

9、研磨十一次，其直读光谱测定结果结果列于表4，从数据中可看出元素在不同的深度分布也是均匀的。 表4块样不同深度分析结果（%） Tab. 4 Analytical results of different depth in sample 元素 Elements Cr Si P 1 5.820 0.723 0.0223 2 5.827 0.718 0.0228 3 5.829 0.725 0.0235 4 5.813 0.721 0.0227 5 5.821 0.717 0.0226 6 5.824 0.722 0.0219 7 5.833 0.726 0.0221 8 5.827 0.724 0.

10、0234 9 5.819 0.719 0.0238 10 5.818 0.721 0.0223 11 5.827 0.725 0.0228 Avg 5.823 0.722 0.0228 Sd 0.006 0.003 0.0006 Rsd 0.10 0.42 2.63 2.1.3 熔融重复性 为了验证此制样方法的重复性，取一铁合金样品在相同的熔融条件下熔制5个块样，采用直读光谱测定，数据列于表5，从数据中可看出熔融重复性较好。 表5重复性(%) Tab.5 Repeatability of the sample preparation (%) 元素 Element Cr Si P 1 5.830

11、 0.720 0.0225 2 5.812 0.725 0.0243 3 5.800 0.728 0.0231 4 5.835 0.716 0.0233 5 5.839 0.730 0.0220 Avg 5.823 0.724 0.0230 Sd 0.017 0.006 0.0009 Rsd 0.29 0.83 3.91   2.2工作曲线 以浓度和X荧光光谱仪上测定的强度直接回归建立工作曲线其回归结果见表6，表7列出Cr的回归结果对照值。 表6工作曲线回归结果 Tab.6 Regression results of calibration curve 元素 Elements Cr

12、P Si 曲线浓度范围 60.0768.75 0.0130.073 0.245.75 斜率（E） 0.66695 0.36647 1.93174 截距（D） -11.67984 -0.10829 -0.13676 回归精度（SEE） 0.21 0.0037 0.053     表7标样测定中Cr回归计算结果（%） Tab. 7 Regression result(Cr) of standard samples（%） 样品号 Sample 强度 Int.( kcps) 标准值 Standard value 回归值 Regression value 差值 Error BH031

13、0-3 105.1301 58.37 58.44 0.07 GBW01424 120.7952 68.75 68.88 0.13 C-CR1 108.3520 60.71 60.59 -0.12 C-CR2 112.9085 63.56 63.62 0.06 C-CR3 109.6615 61.25 61.46 0.21 C-CR5 111.7894 62.65 62.88 0.23 C-CR6 115.1258 65.21 65.10 -0.11 C-CR7 113.9947 64.73 64.35 -0.38 C-CR8 107.4499 60.07 59.98 -0.09 从表6和表7中

14、的数据可看出工作曲线回归精度较佳，Cr的回归精度达到0.21，回归值与标准值的最大极差为0.38。 2.3方法精度 为了确认方法精度，取一试样在相同的熔融条件下熔制七个块样，分别测定其浓度，结果见表8。从数据中看出此方法的精度较高，当Cr ：66.04%，其相对偏差仅为0.18%。   表8分析精度（%） Tab.8 Precision of method （%） 元素 Elements Cr Si P 1 66.15 0.63 0.018 2 65.99 0.65 0.015 3 65.88 0.63 0.015 4 66.05 0.65 0.016 5 66.25 0.63 0.

15、017 6 65.98 0.67 0.018 7 66.00 0.65 0.016 Avg. 66.04 0.64 0.016 SD 0.12 0.02 0.001 RSD 0.18 3.12 6.25 min 65.88 0.63 0.015 max 66.25 0.67 0.018     2.4准确度 用来之于不同产地和不同生产工艺的未知样品熔制成样品块，经用砂带研磨机研磨后在X荧光光谱仪上测定，其测定结果与化学值及压片法制样X荧光测定结果比较，见表9。     表9离心浇铸制样和压片法制样X荧光测定结果与化学分析值比较（%） Tab.9 Comp

16、arison between the XRF values and the chemical values（%） 样 品 Sample Cr Si P X荧光 离心浇铸 Remelting 化学值 C.V X荧光 压片法 Press X荧光 离心浇铸 Remelting 化学值 C.V X荧光 压片法 Press X荧光 离心浇铸 Remelting 化学值 C.V X荧光 压片法 Press 54-60T 62.13 61.72 62.30 2.17 2.28 2.45 0.030 0.028 0.025 01X-33 62.44 62.26 62.90 2.05 1.92 1.73 0.0

17、22 0.021 0.022 湖南 64.26 63.88 65.02 0.20 0.17 0.21 0.024 0.028 0.024 303-115 63.27 63.10 62.11 1.90 1.89 1.41 0.020 0.024 0.021 6-20-9 62.45 62.49 61.90 0.58 0.64 0.80 0.026 0.025 0.027 403 61.15 60.81 58.93 / /   0.020 0.025 0.023 405 61.54 61.81 61.30 / /   0.022 0.021 0.025 27-11 63.62 63.56 64.20 1.54 1.62 1.30 0.021 0.024 0.021 从结果中可看出，离心浇铸制样X荧光测定值与化学值相比一致性较好，能满足常规分析要求，而粉末压片法制样X荧光测定，有些样品的分析结果（Cr,Si）与化学值相差很大，无法满足常规分析的要求。 3 结论 从以上的试验结果可得出，离心浇铸技术制样能有效克服铁合金的矿物效应和颗粒效应，使不同的生产厂和生产工艺制造的铁合金能在相同的分析方法下测定，解决了用粉末压片制样带来测定结果误差大的问题。当