2018磷矿石Ⅹ射线荧光光谱分析
摘要：选择基本参数法和粉末直接压片改正基体效应的手段，采用APL ADVANT XP型X射线荧光光谱仪(Thermos Fisher公司)实现了浮选磷矿中制样主要指标P2O5、F、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO的快速分析，各组分的精密度(N=7)RSD1.0%。监控样的分析结果与化学法或熔融-XP}F法的结果基本吻合。关键词：Ⅹ射线;磷矿石;荧光光谱分析
1、绪论
定量和定性分析元素的仪器为X射线荧光光谱(XRF)，样品的照射是由X射线管进行，从而出现拥有所含有元素各自固有的荧光X射线波长。样品中不同的元素有不同的特定荧光X射线波长，依据特定波长(或测角仪分光晶体的角度)的不同即可定性分析是什么元素。对选定的波长(或测角仪分光晶体的角度)记录其荧光X射线的强度，通过校准曲线换算，即可得到该种元素的定量分析结果。
这个方法是根据含量范围分布、矿物组成、磷矿矿石类型等特点，改正基体效应的手段选择基本参数法和粉末直接压片的方法，拟定了P2O5、F、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO主要指标的现场快速分析方法。用XRF光谱法测定选厂的原矿及正浮选尾、精矿中的上述多种组分，制样时间只需2min测量时间为1min，达到了快速分析的要求，数据准确、重复性好，能满足生产要求。
2、实验
2.1标准样品的选择
校准样品采用磷矿石国家一级标准物质，因为校准样品只有3个，数量太少了，存在组分含量范围较窄和含量梯度变化较大的缺点，因此用这些校准样品和岩石标准物质GBW 07101.GBW 07102和土壤标准物质G BW 07401按不同比例混合，研磨，制备人工合成标准物质作为补充。校准样品中各组分的含量范围见表1。
表1校准样品中组分的含量范围
2.2试样制备
在105℃的烘箱内，将磷矿石样品烘2个小时，将吸附水去掉。将烘过的样品6.000g和0.4000gLi2bB4O7-LiBO2混合熔剂放于黄铂金合金坩锅中，搅拌均匀，加入1mL NH，N03饱和溶液和5滴200g/L LiBr溶液，置于熔样机上，在700℃预氧化3min使还原物充分氧化，保护坩锅免受腐蚀，然后升温至1050℃，熔融4min摇动4min，在摇动2min后摇动停止，加入30mgNH4I熔融物立刻变稀，便于赶尽气泡，再摇动最后2min加热铸模的高频线圈升温至850℃，摇动停止后，用坩锅钳夹住坩锅将熔融物倒入铸模内，冷却后自动剥离，把制备好的熔融片贴上标签，待测。
2.3基体效应的校正
经过调研与理论分析，本文使用自动X射线荧光光谱仪分析样品，该仪器含有应用De Jongh公式自动处理数据的软件。应用De Jongh公式分析样品，需要一套相应于分析样品的组成、制样条件以及仪器几何条件的理论Alpha系数。由于没有现成的分析磷矿石的^Alpha系数，所以先由NBSGSC基本参数法程序计算出Lachanc。的Cola公式的Alpha系数，然后再变换为De Jongh公式中消去烧失量项的Alpha系数。
De Jongh公式在PW1400的软件中应用如下形式：
Ci=Di+EiRi)1+DDnj=1DD)aijCj)
Cola公式的一般表达式为：
Ci=Ri1+DDjDD)aijCj+DDjDD)DDkDD)aijCjCk)
对于玻璃熔片Cola公式可以简化为一般的Lachance-Traill公式，即Ci=Ri1+DDijDD)aijCj)所以，可以将Lachance-Traill公式中的Alpha系数看作是De Jough公式中消去i项的Alpha系数。再利用改变消去项Alpha系数的转换公式Aij=Aij-AiB)/1+AiB)将NBSGS程序计算的Alpha系数转化为De Jough公式中消去烧失量项的Alpha系数。
利用消去烧失量项的Alpha系数，可以不用预先测定样品的烧失量即可对分析元素进行基体校正，这样很方便于磷矿石的日常分析。
3、结果与讨论
3.1熔样比例
分别采用Li2B4O7～LiBO2混合熔剂(质量比67：33)与样品质量比为10：1.15：1.20：1的熔样比例，在其他条件完全相同的情况下，熔融制备玻璃样片，结果显示，熔样比例为10：1，熔融物的流动性稍差;熔样比例为15：1和20：1，熔融物的流动性好，熔片脱模容易考虑到轻元素钠和低含量元素测量误差，本实验选择巧：1的熔样比例。
3.2熔样温度
和实验有关系的目标元素都拥有比较好的稳定性在高温下，所以采用熔样温度不需要思考准备测量的元素的挥发损失问题，而仅需考虑样品在该温度下能否完全熔解，故通过观察样品熔融过程中的实验现象即可确定熔样温度。观察了熔样温度分别为850，950，10501 150℃条件下样品熔解情况，结果表明，当熔样温度设定为850，950℃时，在1min熔融时间结束后，部分样品熔解不完全，可能影响摆动混匀效果，当温度设定为1050、1150℃时，样品于熔融阶段内即可完全熔解。因此熔样温度设定为1050℃。
3.3灼烧减量
减少磷矿石的各个选矿流程样品的灼烧量，拥有非常大的差异，分布范围在5%在30%之内，造成在熔融制样建立校准曲线时各样片实际稀释比差异较大，因此在建立校准曲线时需考虑灼烧减量的影响。分别在不计算灼烧减量、软件自动平衡、手动输入三种模式下建立校准曲线，通过测定方法验证样品进行比较，发现手动输入模式下各元素测定值与理论值最为接近，在实际样品测试过程中选择手动输入模式则需额外测定样品的灼烧减量(L.Q.I=SXm1-m2mSX)100%，式中：L.Q.I为灼烧减量，%;m1为灼烧前试样坩埚合)重，g;为1000℃灼烧后1.5～2h试样坩锅合重，g;m为样重，g。)。该步骤可与熔片操作同步进行，对方法样品通量并无影响。
3.4校准曲线
3.4.1校准样品的选择
由于目前存在的磷矿石国家标准物质拥有比较少的种类，仅仅有GBW07123、GBW07211、GBW07210，而且其中待测元素含量分布较为分散，无法满足建立校准曲线所需的最低样品数要求，再则日常应用中待测样品中元素含量分布亦更为广泛，校准样品的选择应尽可能覆盖方法要求的元素测定范围。为解决这一问题，实验将GBW07210、GBW07211、GBW0712分别与土壤样品GSS-4以不同比例(m，m)混合以配制待测元素含量具有一定梯度的校准样品序列。
3.4.2校准曲线的建立
在实现对进行扫描前，务必确认好并输入各个被测校准样品与灼烧减量，待仪器逐一测定校准样品强度后，对所得数据进行处理，选择基本参数法或理论a系数法校正基体效应后，逐元素进行重叠干扰校正，以获得各待测元素理想的校准曲线(y为目标组分含量，w/%;x为经校正后的计数率，kcps)，见表2。
3.5检出限
根据上述中各分析元素的测量时间，检出限(LD)的计算公式为：
JZLD=SX3mSX)KFSXIbtbSX)KF)
式中，m为单位含量的计数率;Ib为背景计数率;tb为背景的训一数时间。
因为检测出来的元素跟磷矿物相关性，因此不同的样品因组分和含量不同，散射的背景强度也不同，因而检出限也不同。因上述因素，计算出的元素检出限与实际能报出的测定下限会有较大差别。为了克服这些缺点，则选用几个含量接近于检出限的同类标准样品，各制备一个样片，按表1的测量条件，重复测定12次，计算出各标准样品中含量最低的元素所对应的标准偏差0，按3倍标准偏差3计算方法检出限。
4、结论
创建了包括磷矿石选矿流程样品，以主要和次要含量元素为主的XRF分析手段，制造备用样品通过选择熔片法，在校准曲线建立过程中，选择手动输入灼烧减量，经实际样品验证方法有效，P、Ca等主含量精密度1%，检出限满足日常分析要求，单一样品分析时间不超过20min，适用于磷矿石样品的批量分析。
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