一种冶金杂料快速光谱分析的方法
【专利摘要】本发明涉及一种冶金杂料光谱分析方法。主要解决现有冶金杂料的荧光光谱分析方法存在的一条工作曲线只针对一种物料的技术问题。技术方案为：一种冶金杂料快速光谱分析的方法，样品的制备方法包括以下步骤：a、样品在高温炉中进行灼烧处理，算出灼烧减、增量；b、样品处理；c、添加碘化铵为脱模剂，制备成标准玻璃片；工作曲线的绘制包括以下步骤：a、以纯物质或者基准物质按照样品制备方式制备成待测元素的标准样片；b、按照样品制备方法制备2只纯混合熔剂的空白片；c、将主量元素减少称样量即可获得不同含量的标准片；d、将制备好的标准物质片进行荧光扫描，以浓度为横坐标、荧光强度为纵坐标进行回归、统计，可获得各元素的回归曲线；e、将空白片同理进行光谱扫描，作为标准空白进行扣除；f、未知样品测试；g、将未知样品的灼烧减、增量带入计算，并将总量归一化。
【专利说明】一种冶金杂料快速光谱分析的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光谱分析方法，特别涉及一种冶金杂料光谱分析方法。
【背景技术】
[0002]由于光谱分析存在着本身难以克服的基体、粒度等效应的影响，使得定量分析的高精度难以控制，成为一种相对分析方法。早期由于设备自身的局限性，国内外的专家学者为了减少干扰提高分析准确度和精度，采取一对一的方法即一条工作曲线分析一种类型的样品；而这样存在着很大的局限性，往往对于一些无标的物质就很难进行高精度的定量分析。
[0003]随着物料品种的多元化，原先一对一的模式在某些领域已经不再适用，到目前为止国内对于以氧化物为主的非常规冶金杂料的分析依旧沿用传统的化学方法进行测试，这也就使得开发一种可以通用的光谱分析方法有了广阔的空间。
[0004]冶金杂料在冶金工业生产中涉及的内容非常广，包括了从铁前煤焦灰、高炉灰、瓦斯泥、除尘灰、洗涤污泥，到炼钢的OG风机除尘灰、铁泥、中间渣、耐材渣，到热轧的氧化铁皮、铁泥以及冷轧工序的锡泥等，这些物料成分各异，尤其大部分含有钾、钠、砷、铅、锌等有
害元素。
[0005]目前，对于这些类型的冶金杂料的化学成分分析常采用化学分析方法，由于这些杂料类型复杂，成分含量跨度从0.x%到xx%，化学分析对于前处理和干扰分离存在非常大的难度，且大部分杂料中含有有害元素，传统化学分析无论是可操作性和安全性均不理想。
[0006]国内同行针对冶金杂料也相应的开发过荧光光谱分析方法，以达到快速分析，降低劳动强度的目的，但所开发的方法多为“一对一”的方式，即一条工作曲线针对一种物料，具有很大的局限性，且同时分析的成分含量跨度窄，成分元素少的问题。
[0007]冶金杂料成分定量分析手段对比:
1、分析手段对比
a、传统化学分析:前处理复杂、干扰分离困难、带来大量酸碱使用、操作繁琐、周期漫
长;
b、ICP发射光谱:需要化学前处理，带来酸碱使用，对于成分中高含量分析误差大；
C、原子吸收光谱:需要化学前处理，带来酸碱使用，只适合低含量成分的分析，无法多元素同时分析；
d、传统荧光光谱:一条工作曲线无法覆盖不同类型物料，标准样品稀少困扰；
e、本发明技术:前处理简单，少量试剂材料消耗，解决了不同类型冶金杂料的统一制样问题，解决了标准样品稀少的问题。
[0008]2、分析范围对比
a、传统化学分析:单次只能分析单个元素，且对于不同含量采用不同方法；
b、ICP发射光谱:一般最多同时分析10元素，且含量分析范围有限制；
C、原子吸收光谱:每次分析单个元素； d、传统荧光光谱:目前未见跟本发明相似的技术出现；
e、本发明技术:可同时分析21个兀素，成分含量分析范围宽0.χ%-χχ%, 一条工作曲线覆盖多种类型物料。
[0009]中国专利申请201110181021.4公开了《一种测定高钛渣中杂质含量的办法》，该发明是采用电感耦合等离子发射光谱法(ICP)对含钛量较高渣系中的杂质元素进行定量分析，采用酸溶或者碱熔脱样的方式将样品处理成液体，在ICP中对多元素进行分析。与本发明的技术属于完全不同的概念。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种冶金杂料快速光谱分析的方法，主要解决现有冶金杂料的荧光光谱分析方法存在的一条工作曲线只针对一种物料的技术问题。
[0011]在荧光光谱分析过程中，方法开发的重点是工作曲线的开发，即工作曲线的能力决定了检测对象的范围，在这过程中样品的制备是基础条件。而工作曲线的好坏需要通过大量的标准物质来进行绘制，但对于冶金杂料来说国内外所能提供的标准样品非常稀少，这就给开发通用方法带来了困难。本发明以一条校准工作曲线同时对多种类型冶金杂料中21种成分的分析(氧化物形式)，含量跨度为0.x%到xx%。
[0012]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种冶金杂料快速光谱分析的方法，所述的方法包括样品的制备方法、工作曲线的绘制。
[0013]样品的制备方法包括以下步骤:
1、样品在高温炉中进行灼烧处理，算出灼烧减(增)量；
2、以四硼酸锂+碳酸锂混合熔剂衬底，称取样品置于钼金坩埚内，加入硝酸铵充分混匀，并在混匀后的样品表面均匀覆盖层四硼酸锂+碳酸锂混合熔剂；
3、添加碘化铵为脱模剂，在高温炉中进行低温预氧化后转入高温中熔融，制备成标准玻璃片。
[0014]工作曲线的绘制包括以下步骤:
1、以纯物质或者基准物质按照样品制备方式制备成待测元素的标准样片；
2、按照样品制备方法制备2只纯混合熔剂的空白片，以消除熔剂干扰；
3、将主量元素减少称样量即可获得不同含量的标准片；
4、将制备好的标准物质片进行荧光扫描，以浓度为横坐标、荧光强度为纵坐标进行回归、统计，可获得各元素的回归曲线；
5、将空白片同理进行光谱扫描，作为标准空白进行扣除；
6、未知样品测试:利用X射线对未知样品进行扫描，获得样品中成分的荧光强度，将获得的强度在上述回归曲线中进行计算，即可算出各元素的含量；
7、为了保证计算的准确性，将未知样品的灼烧减(增)量带入计算，并将总量归一化。
[0015]本发明中述及的“元素”指的是检测标的物，是冶金杂料中特定的化合物，而非元素周期表中的元素含义。
[0016]本发明的有益效果:本发明采用上述技术方案，有效的解决了现有技术中存在的不足，填补了现有技术中对冶金杂料光谱快速分析的空白。经过统一前处理方式实现了一条工作曲线就可以对不同类型的冶金杂料同时进行21种元素的快速分析，检测范围从0.X到XX% ;分析周期由3~4人24~40小时缩短到I人I小时，提高工作效率；除了少量材料试剂的使用外无其他消耗，避免了操作人员在进行化学分析时有害物质和大量酸碱的使用对环境造成的污染。【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1-为本发明二氧化硅光谱工作曲线。
[0018]图2为本发明三氧化二铝光谱工作曲线。
[0019]图3为本发明氧化钙光谱工作曲线。
[0020]图4为本发明氧化镁光谱工作曲线。
[0021]图5为本发明三氧化二铁光谱工作曲线。
[0022]图6为本发明三氧化二铬光谱工作曲线。
【具体实施方式】
[0023]本案的光谱分析设备采用帕纳科X射线荧光光谱仪，一种冶金杂料快速光谱分析的方法，所述的方法包括样品的制备方法、工作曲线的绘制。
[0024]样品的制备方法包括以下步骤:
1、样品在高温炉中进行灼烧处理，算出灼烧减(增)量；
2、以四硼酸锂+碳酸锂混合熔剂(以质量百分含量80%+20%)7.0g衬底，准确称取
0.700g样品置于钼金坩埚内，加入3.0g硝酸铵充分混匀，并在混匀后的样品表面均匀覆盖层四硼酸锂+碳酸锂混合熔剂3.5g ；
3、添加碘化铵(质量百分浓度为10%)5滴为脱模剂，在高温炉中进行低温预氧化15分钟后转入闻温中溶融，制备成标准玻璃片。
[0025]工作曲线的绘制包括以下步骤:
1、以纯物质或者基准物质按照样品制备方式制备成待测元素的标准样片。如:采用纯三氧化二铝基准试剂制备铝元素的标准样片，纯二氧化硅基准试剂制备硅元素的标准样片，依据此方法制备出 Na20、Mg。、Al2O3' SiO2, P2O5> SO3> K2O, CaO、TiO2, V205、Cr2O3>Mn3O4' Fe2O3' NiO、CuO, ZnO, SrO, ZrO2, BaO, HfO2^As2O3 等 21 种元素的标准样片；
2、按照样品制备方法制备2只纯混合熔剂的空白片，以消除熔剂干扰；
3、将主量元素减少称样量即可实现不同含量的标准片，即按等量或不等量递减制备不同含量标准样片。如:三氧化二铝分别称取0.7000g、0.6000g、0.5000g、0.3500g等不同称样量，制备出标准样片，获得不同含量的三氧化二铝标准样片，以解决标准物质含量梯度少的问题；
4、将制备好的标准物质片进行荧光扫描，以浓度为横坐标、荧光强度为纵坐标进行回归、统计，可获得各元素的回归曲线；
5、将空白片同理进行光谱扫描，作为标准空白进行扣除；
6、未知样品测试:利用X射线对未知样品进行扫描，获得样品中成分的荧光强度，将获得的强度在上述回归曲线中进行计算，即可算出各元素的含量；
7、为了保证计算的准确性，将未知样品的灼烧减(增)量带入计算，并将总量归一化。 根据本发明的技术选取部分国家标准物质和国际标准物质进行验证，以检验其适用性和准确性，实施结果见表1、2。
[0026] 表1为采用本发明所得荧光光谱分析结果与化学标准值对照(国家标准物质)(％);
表1-1
【权利要求】
1.一种冶金杂料快速光谱分析的方法，其特征是所述的方法包括样品的制备方法、工作曲线的绘制， 样品的制备方法包括以下步骤: a、样品在高温炉中进行灼烧处理，算出灼烧减、增量； b、以四硼酸锂+碳酸锂混合熔剂衬底，称取样品置于钼金坩埚内，加入硝酸铵充分混匀，并在混匀后的样品表面均匀覆盖层四硼酸锂+碳酸锂混合熔剂； C、添加碘化铵为脱模剂，在高温炉中进行低温预氧化后转入高温中熔融，制备成标准玻璃片； 工作曲线的绘制包括以下步骤: a、以纯物质或者基准物质按照样品制备方式制备成待测元素的标准样片； b、按照样品制备方法制备2只纯混合熔剂的空白片，以消除熔剂干扰； C、将主量元素减少称样量即可获得不同含量的标准片； d、将制备好的标准物质片进行荧光扫描，以浓度为横坐标、荧光强度为纵坐标进行回归、统计，可获得各元素的回归曲线； e、将空白片同理进行光谱扫描，作为标准空白进行扣除； f、未知样品测试:利用X射线对未知样品进行扫描，获得样品中成分的荧光强度，将获得的强度在上述回归曲线中进行计算，即可算出各元素的含量； g、为了保证计算的准确性，将未知样品的灼烧减、增量带入计算，并将总量归一化。
2.根据权利要求1所述的一种冶金杂料快速光谱分析的方法，其特征是所述的样品制备方法的步骤b具体为以质量百分含量为80%+20%的四硼酸锂+碳酸锂混合熔剂7.0g衬底，准确称取0.700g样品置于钼金坩埚内，加入3.0g硝酸铵充分混匀，并在混匀后的样品表面均匀覆盖层四硼酸锂+碳酸锂混合熔剂3.5g。
3.根据权利要求1所述的一种冶金杂料快速光谱分析的方法，其特征是所述的样品制备方法的步骤c具体为添加质量百分浓度为10%碘化铵5滴为脱模剂，在高温炉中进行低温预氧化15分钟后转入高温中熔融，制备成标准玻璃片。
4.根据权利要求1所述的一种冶金杂料快速光谱分析的方法，其特征是所述的工作曲线的绘制的步骤c减少称样量为按等量或不等量递减制备不同含量标准样片。
【文档编号】G01N1/28GK103512911SQ201210199580
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月18日 优先权日:2012年6月18日
【发明者】徐永宏 申请人:上海梅山钢铁股份有限公司