一种测定铝硅系耐火材料中氧化铝和二氧化硅含量的方法
【专利摘要】本发明提供了一种测定铝硅系耐火材料中氧化铝和二氧化硅含量的方法，具体为：准备2个以上的标准样品，采用硼酸为粘结剂、用压力机将标准样品制得标准样品压片；使用X射线荧光光谱仪、分别测定上述标准样品压片的X射线荧光特征谱线强度，得到氧化铝和二氧化硅对应X射线荧光特征谱线强度的标准工作曲线；将待测试料使用硼酸为粘结剂制得待测试样压片；使用X射线荧光光谱仪测定待测试样压片的X射线荧光特征谱线强度，通过标准工作曲线，读出待测样品中氧化铝和二氧化硅的含量。本发明测量精准可靠；检测范围全面；减少有毒有害化学药品的使用和废酸液的排放；减少了检测时间和人力消耗；操作建议，安全可行，利于推广和使用。
【专利说明】一种测定铝娃系耐火材料中氧化铝和二氧化娃含量的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及含量检测技术，具体是一种测定铝硅系耐火材料中氧化铝Al2O3和二氧化硅SiO2含量的方法。
【背景技术】
[0002]针对铝硅系耐火材料中Al203、Si02含量的测定，国内现行成熟的检测方法有两个，GB/T6900-2006铝硅系耐火材料化学分析方法及GB/T3044-2007白刚玉、铬刚玉化学成分分析方法。两种标准的检测方法原理基本相同，针对Al2O3和SiO2分别应用不同的检测方法。第一:对于Al2O3 >97%的样品常用测定残余元素总和，利用差减求得，该方法要求必须具备全面检测每个残余含量(如Fe203、TiO2, K2O, Na2O, CaO、SiO2等)的能力，要求较高。对于Al2O3 < 97%的样品则用碱性混合熔剂，800°C高温熔融消解，EDTA标准溶液滴定法，前处理在高温环境进行，操作难度大，耗时较长。第二:对于SiO2 < 15%的样品，碱性混合熔剂，800°C高温熔融消解，钥蓝光度法测定，对于SiO2≥15%的样品，则用凝聚重量法测定凝聚主量，溶液残余含量用钥蓝光度法，合并后得到SiO2总含量。高温熔融和凝聚重量都具有操作过程复杂，耗时的特点。总结现有的成熟检测技术，其准确度和精密度较好，但是每个项目需单独检测，操作过程复杂，需要较长的检验周期，同时大量药品的使用也增加了污染物的排放，对环境保护不利。我公司经过反复实验探索，利用硼酸为粘结剂，压片制样，X射线荧光光谱仪测定A1203、SiO2的含量，前处理操作相对简单，检测结果准确快速，具有比较优良的推广应用价值。
[0003]X射线荧光光谱分析方法(XRF)具有准确、快速、分析范围广的特点，广泛应用于地质、冶金、机械制造、环保及生物制药等多个领域，该方法相对于化学分析方法，样品前处理简单，化学试剂用量少，排放废弃物少，利用硼酸和国家标准样品混合，压制系列标准样品，分析动态范围宽，准确度和精密度高。但目前国内该法完整的检测方法应用于铝硅系耐火材料中A1203、SiO2含量测定。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:提出一种样品处理简单、分析周期短、检测准确性高的铝硅系耐火材料中氧化铝Al2O3和二氧化硅SiO2的含量测定方法。
[0005]本发明所采用的技术方案是:
一种测定铝硅系耐火材料中氧化铝和二氧化硅含量的方法，包括以下步骤:
-建立标准工作曲线:
1)准备4个以上的标准样品，所述标准样品中氧化铝和二氧化硅所占的重量比各不相
同；
2)采用硼酸为粘结剂、使用压力机将标准样品分别进行粉末压片，制得标准样品压片；粉末压片的具体参数如下:硼酸和待压片试样的重量混合比为1:1，压力机的压片压力在IOs上升至30 MPa、并在30 MPa的压片压力下保持50s ； 3)使用X射线荧光光谱仪、分别测定上述标准样品压片的X射线荧光特征谱线强度，XRF的具体参数如下:测量元素铝时，采用谱线Ka、晶体PE002、峰位144.745°、探测器Flow、管电流160 mA、管电压25 KV ;测量元素硅时，采用谱线K a、晶体PE002、峰位108.972°、探测器Flow、管电流160 mA、管电压25 KV ;然后，将X射线荧光特征谱线强度和相对应的氧化铝和二氧化硅含量进行线性回归，分别得到氧化铝和二氧化硅对应X射线荧光特征谱线强度的标准工作曲线；
-测定待测试样的氧化铝和二氧化硅含量:
4)将待测试料用200目筛子过筛，红外灯烘干30min，放入干燥器待用；
5)使用硼酸为粘结剂、将步骤4)得到的待测试料按照步骤2)的具体参数进行粉末压片，制得待测试样压片；
6)按步骤3)中的XRF参数设定，使用X射线荧光光谱仪测定上述待测试样压片的X射线荧光特征谱线强度，并通过氧化铝和二氧化硅对应X射线荧光特征谱线强度的标准工作曲线，读出待测样品中氧化铝和二氧化硅的含量。
[0006]所述步骤2)和5)中的硼酸为优级纯硼酸，使用前，研磨后200目过筛、烘干后放入干燥器备用。
[0007]所述步骤3)和6)中X射线荧光光谱仪的探测器气体为P-1O气体，由90%的氩气和10%的甲烷混合气体组成。
[0008]使用4种以上的国家有证标准物质，进行所述步骤2)?3)的样品制备及检测分析，连续9次测试、取平均值，优化氧化铝和二氧化硅对应X射线荧光特征谱线强度的标准工作曲线。
[0009]本发明所产生的有益效果是:
Cl)本方面检测范围Al2O3:0?100%，、SiO2:0?50%，全面覆盖铝硅系耐火材料中的A1203、SiO2含量范围。无需针对不同含量范围的样品选择不同方法。
[0010](2)本发明大大减少有毒有害化学药品的使用和废酸液的排放。运用国家标准GB/T6900-2006或GB/T3044-2007进行检测，各种化学试剂10种以上，各种废酸液排放不少于
5升/项，该发明只少量的用到优级纯的硼酸试剂(IOg/项)，没有废液排放。
[0011](3)减少了检测时间和人力消耗，由常规化学分析用2天缩短至约I?2小时。
[0012](4)粘接剂的使用及配比优点:传统用的粘接剂有硼酸、纤维素及淀粉等，为防止降低方法的检出限，所以粘接剂都控制在20%以内，但是会牺牲压片本身的致密性，造成X射线的能量的表面散射损失，甚至出现样片表面残缺和掉粉等严重情况直接影响或干扰测定，出现特征峰强度明显降低或者无法搜寻峰。本方法测定的铝硅系耐火材料其Al2O3和SiO2含量较高，将粘结剂和样品比例调整到1:1，也不存在方法检出限不够的问题。平整、致密及颗粒细小可以较好的保证样品制备质量，克服上述缺点。
[0013](5) X射线功率参数设定:A1和Si的荧光产额低，发光能力弱，检测特征峰信号弱，特别是我们将粘结剂含量比例调高后，常用的30KV/90mA的设定效果不好，在仪器允许条件将发射功率调整为25KV/120mA。两种较轻元素都获得了较高的检测特征峰强度信号，提高方法的检出能力和检测精密度。
【专利附图】
【附图说明】[0014]图1是氧化铝含量对应X射线荧光特征谱线强度的标准工作曲线；
图2是二氧化硅含量对应X射线荧光特征谱线强度的标准工作曲线。
[0015]
【具体实施方式】
[0016]本发明是一种测定铝硅系耐火材料中氧化铝和二氧化硅含量的方法，包括以下步骤:
1)准备4个以上的标准样品，所述标准样品中氧化铝和二氧化硅所占的重量比各不相
同；
2)采用硼酸为粘结剂、使用压力机将标准样品分别进行粉末压片，制得标准样品压片；粉末压片的具体参数如下:硼酸和待压片试样的混合重量比为1:1，压力机的压片压力在IOs上升至30 MPa、并在30 MPa的压片压力下保持50s ；
3)使用X射线荧光光谱仪、分别测定上述标准样品压片的X射线荧光特征谱线强度，XRF的具体参数如下:测量元素铝时，采用谱线Ka、晶体PE002、峰位144.745°、探测器Flow、管电流160 mA、管电压25 KV ;测量元素硅时，采用谱线K a、晶体PE002、峰位108.972°、探测器Flow、管电流160 mA、管电压25 KV ;然后，将X射线荧光特征谱线强度和相对应的氧化铝和二氧化硅含量进行线性回归，分别得到氧化铝和二氧化硅对应X射线荧光特征谱线强度的标准工作曲线(如图1、2所示)；
4)将待测试料用200目筛子过·筛，红外灯烘干30min，放入干燥器待用；
5)使用硼酸为粘结剂、将步骤4)得到的待测试料按照步骤2)的具体参数进行粉末压片，制得待测试样压片；
6)按步骤3)中的XRF参数设定，使用X射线荧光光谱仪测定上述待测试样压片的X射线荧光特征谱线强度，并通过X射线荧光特征谱线强度和氧化铝、二氧化硅含量的标准工作曲线，读出待测样品中氧化铝和二氧化硅的含量。
[0017]所述步骤2)和5)中的硼酸为优级纯硼酸，使用前，碾磨后200目过筛、烘干后放入干燥器备用。
[0018]所述步骤3)和6)中X射线荧光光谱仪的探测器气体为P-1O气体，由90%的氩气和10%的甲烷混合气体组成。
[0019]使用4种以上的国家有证标准物质，进行所述步骤2)~3)的样品制备及检测分析，连续9次测试取平均值，优化氧化铝和二氧化硅对应X射线荧光特征谱线强度的标准工作曲线。
[0020]本【具体实施方式】中，本发明粉末压片时使用的压片机参数和测定X射线荧光特征谱线强度时的XRF仪器参数如下:
压片机参数
【权利要求】
1.一种测定铝硅系耐火材料中氧化铝和二氧化硅含量的方法，其特征在于:包括以下步骤: -建立标准工作曲线: 1)准备4个以上的标准样品，所述标准样品中氧化铝和二氧化硅所占的重量比各不相同； 2)采用硼酸为粘结剂、使用压力机将标准样品分别进行粉末压片，制得标准样品压片；粉末压片的具体参数如下:硼酸和待压片试样的重量混合比为1:1，压力机的压片压力在IOs上升至30 MPa、并在30 MPa的压片压力下保持50s ； 3)使用X射线荧光光谱仪、分别测定上述标准样品压片的X射线荧光特征谱线强度，XRF的具体参数如下:测量元素铝时，采用谱线Ka、晶体PE002、峰位144.745°、探测器Flow、管电流160 mA、管电压25 KV ;测量元素硅时，采用谱线K a、晶体PE002、峰位108.972°、探测器Flow、管电流160 mA、管电压25 KV ;然后，将X射线荧光特征谱线强度和相对应的氧化铝和二氧化硅含量进行线性回归，分别得到氧化铝和二氧化硅对应X射线荧光特征谱线强度的标准工作曲线； -测定待测试样的氧化铝和二氧化硅含量: 4)将待测试料用200目筛子过筛，红外灯烘干30min，放入干燥器待用； 5)使用硼酸为粘结剂、将步骤4)得到的待测试料按照步骤2)的具体参数进行粉末压片，制得待测试样压片； 6)按步骤3)中的XRF参数设定，使用X射线荧光光谱仪测定上述待测试样压片的X射线荧光特征谱线强度，并通过氧化铝和二氧化硅对应X射线荧光特征谱线强度的标准工作曲线，读出待测样品中氧化铝和二氧化硅的含量。
2.根据权利要求1所述的测定铝硅系耐火材料中氧化铝和二氧化硅含量的方法，其特征在于:所述步骤2)和5)中的硼酸为优级纯硼酸，使用前，碾磨后200目过筛、烘干后放入干燥器备用。
3.根据权利要求1所述的测定铝硅系耐火材料中氧化铝和二氧化硅含量的方法，其特征在于:所述步骤3)和6)中X射线荧光光谱仪的探测器气体为P-1O气体，由90%的氩气和10%的甲烷混合气体组成。
4.根据权利要求1所述的测定铝硅系耐火材料中氧化铝和二氧化硅含量的方法，其特征在于:使用4种以上的国家有证标准物质，进行所述步骤2)?3)的样品制备及检测分析，连续9次测试、取平均值，优化氧化铝和二氧化硅对应X射线荧光特征谱线强度的标准工作曲线。
【文档编号】G01N23/223GK103674984SQ201310703019
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】魏强, 曾巍, 史殿君, 熊泽容, 何建, 李发富, 袁杰, 黄小波 申请人:东方电气集团东方汽轮机有限公司