X射線熒光光譜法測定蘭炭中鋁含量

X射線熒光光譜法測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定蘭炭中鋁含量。該法分析結(jié)果與給定值相符；對同一樣品測定10次，測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%，討論了在壓樣壓力30t，保持時間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、簡便,滿足了煤炭檢驗及生產(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標(biāo)規(guī)定[2]，且測定方法均嚴(yán)格依靠國標(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，流程時間長，操作繁瑣且需將蘭炭先燒制成灰，測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，已見報道測定焦炭中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)快速測定蘭炭中的三氧化二鋁，加之制樣壓片整個流程可在30分鐘內(nèi)完成，對于無機(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，大大增加了測試的準(zhǔn)確性。1實(shí)驗部分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。元素測定條件：電壓50KV，電流60mA；濾光片OUT；準(zhǔn)直器Std；晶體PET；探測器PC；PHA為100～300；譜峰2θ峰值144.754°，時間40s。1.3樣品粉末的制備

X射線熒光光譜儀對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)樣價格高產(chǎn)生浪費(fèi)，而磨樣時間過長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，對待測元素結(jié)果干擾較小。通過在蘭炭中對三種添加劑的添加比例對樣品片硬度的影響以及對引入分析誤差的比對，選出最優(yōu)添加劑及添加比。1.5測試樣片的制備樣品粉末在105℃下烘干2小時，稱取3.00g樣品，加入定量添加劑，在壓樣壓力30t壓樣時間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。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(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，按測試樣品片的制備方法制備標(biāo)樣片。用選定的測量條件測定X熒光強(qiáng)度,建立元素校準(zhǔn)曲線。1.7樣品測量儀器開機(jī)12小時后，對儀器進(jìn)行校正檢查。將樣品從干燥器中取出，按照分析測試順序依次放入樣品盤，按本文1.2所述測量條件測定12個系列標(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。用壓片法對測試樣片LT1022重復(fù)制備10個樣片，對Al進(jìn)行測試分析，計算精密度。本文以日本進(jìn)口焦炭標(biāo)樣A501、A502、A503和另外一個未用作制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的煤標(biāo)樣A510進(jìn)行分析測試，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的值與給定值進(jìn)行比對，給出測試的準(zhǔn)確度。2結(jié)果與討論2.1壓樣壓力和壓樣時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，保壓時間為20、30、40s下，制成樣片,觀察樣品表面光滑度，試驗硬度。結(jié)果表明,一般情況下當(dāng)壓力為30t、保壓時間為30s時效果較好。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，為防止測樣過程中碎裂，選取0.6g作為添加劑，但樣品片放置5小時后發(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)測定的10個測試樣片LT1022的Al值見表1。由表可知，相對標(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]測定范圍。表2準(zhǔn)確度分析實(shí)驗結(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，而不用先燒灰測試再反算成蘭炭的Al含量。該方法不但簡便快捷且測定結(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,吳爭鳴,任希棠.等離子發(fā)射光譜法測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)射光譜法測定煤及煤灰樣品中21個主次微量元素[J].巖礦測試,200