XRF用于水泥原材料定量分析的应注意的一些问题

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1、XRF用于水泥原材料分析时应注意的某些问题吉昂Panalytical分析仪器部我国水泥产量己跃居世界第一，毎年仍在建数十个生产线。从二十世纪八十年代初我国已引进波长色散X射线荧光光谱仪用于水泥及原材料的质量控制分析，基于该分析手段具有快速、准确、经济等特点，现在已成为大中型水泥企业的首选的组成分析仪器。多年來分析水泥工业中原料、生料、熟料和成品中的主耍成份有NaO、MgO、AI2O3、SiO2、SO3、CaO.Fe2O3,有时还要分析Cl及痕量元素等。国外早在二十年前就对水泥中Tl、Pb、Cd、Cr、Zn等痕量元素的分析给予重够的重视卩〜2】。基于生产水泥时冇

2、时使用工业废渣或旧轮胎等，痕量及有害元素的分析就显得十分重要。现在一些生产厂家己经推出专用于水泥原材料分析的专业仪器，如Philips公司推出的波长色散谱仪MagiX和CubiX,低分辨率能量色散谱仪MiniMate和台式能量色散谱仪MiniPai,这两类仪器主要用于测定主、次量元索。若准备测定痕量元索应使用该公司的MagiX和MiniPai谱仪。从分析结果准确度和精度以及测量时间来看，波长色散均优于能量色散,用MagiX和CubiX测定常见组成NaO、MgO、A12O3>SiO2、SO3、K2O、CaO、FezCh通常60秒测定时间即可满足要求，而能量色散通

3、常需要600秒甚至1200秒，数据精度尚不如波长色散谱仪。但是在实际工作屮生料的取样谋差［习和矿物效应引起的谋差在很多情况下是分析误差主要来源。能量色散谱仪国内目前己有多家生产，特别是非色散型钙铁煤分析仪在30万吨以下的水泥厂有很大市场，每年销售高达300-500台左右。木文就分析对象、制样方法、标样的配制、基体校正、能量色散和波长色散谱仪在分析分析中应用等方面作简单介绍。一、基体效应基体对X射线荧光强度产生影响表现在如下几个方面：1•元素间吸收增强效应：当用足够高的电压如50kV激发样品时，可以使样品中存在的元素均可产生相应的特征X射线，即X射线荧光。这些特

4、:征X射线可以是K系线，也可能是L系线。水泥屮经常要分析的元素的吸收限能量和特征X射线能量列于表1。表1.水泥中经常要分析的元素的吸收限能量和特征X射线能量待分析元素FNaMgAlSiSKCaFeK系吸收限(keV)0.6871.081.3031.5591.8372.4703.6064.0377.101K«线能量(keV)0.6771.041.2541.4871.7402.3073.3113.6906.400试样中的元索均可吸收所发射的特征X射线，这种吸收冇光电吸收和散射吸收两种，当待测元素的特征X射线的能量大于基体中某一元素的K系吸收限，就可激发该元素，使Z

5、产生二次X射线荧光，如SiKa线可以激发Al、Mg、Na和F,但对Al的激发更冇效。其结果离开试样表而的SiK°线强度减少，而AlKa线强度增加，这就是所说的元素间吸收增强效应。典型的吸收增强效应如Fe・Ni和Fe・Cr二元合金所示，Ni对Fe有增强效应，而Fe在Fe・Cr二元合金中的强度被Ci•吸收。Ni(Wt%)i11111111111009080706050403020100Cr(M)图1.Fc—Ni合金和Fc—Cr合金中Fc的强度与其浓度的关系图2.矿物效应：不同矿物由于待测元素的价态、配位及晶体结构差异而使特征X射线能量发生位移，如S-2和S-6的2

6、8角度相差0.11度。再如金属铝、a-AbOa和高岭土中AL的线峰值也产明显的位移，峰形也冇变化，特别是K卩的特征X射线的谱形产生的变化更大。这些致使不同矿物所产生的特征X射线强度将发生变化。如图2和图3所示。图中……表示金属铝，表示a-AlA,线代表高岭土。4-°・・・・

7、・‘・・

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11、130132134图3.金属铝(AL-1).高岑土(GAOLTNE-1)和a-Al203的Kp谱及其伴线1362Thetaf)这种矿物效应只能通过制样方法如熔融法予以消除，对于粉末压片法只能通过在校正曲线中增加制备相应的相似标样予以解决。为了说明矿物

12、效应对分析结杲的影响，这里举两个例了：1、使用同一种生料的校止曲线，分析不同矿物配制的生料，其制样方法与标样一致。矿物效应对分析结果的彩响参见表2。表2的分析结果表明：A1203、CaO和Si02受矿物效应影响很大，其相对误差分别为24.89%、3.78%和21.8%0表2.生料矿物效应对分析结果的影响之一样品号A12O3CaOFe2O3SiO2化学值XRF化学值XRF化学值XRF化学值XRF12.412.9242.8841.522.222.3413.6216.4322.332.9942.9141.462」72.2813.8216.4432.372.9743.

13、1941.112.192」913.82