陳 德

(攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司技術(shù)質(zhì)量部， 四川 西昌 615000)

鉻質(zhì)引流劑用于澆鋼引流，能使鋼包澆鋼時(shí)自動(dòng)開(kāi)澆，自動(dòng)開(kāi)澆率達(dá)到95%以上，開(kāi)澆成功率可達(dá)到100%；能提高鋼的質(zhì)量和產(chǎn)量，避免因燒氧引流可能出現(xiàn)的冒鋼、蹌鋼及操作人員燒傷等事故。其骨架料是鉻鐵礦，輔以石英砂、鐵礦石等物料機(jī)械混合而成，其化學(xué)成分影響澆鋼的開(kāi)澆成功率和鋼材質(zhì)量，因此，準(zhǔn)確測(cè)定鉻質(zhì)引流劑的化學(xué)成分極其重要。

鉻質(zhì)引流劑主要化學(xué)成分有Cr2O3、SiO2、Al2O3、Fe、MgO等，這些成分的分析方法無(wú)相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但可參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于鉻鐵礦屬于尖晶石結(jié)構(gòu)，樣品很難分解，鉻對(duì)其他成分的測(cè)定有干擾，干擾分離困難，因此化學(xué)分析操作流程長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大，越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)管理的要求。

目前，X射線(xiàn)熒光光譜法測(cè)定鉻鐵礦化學(xué)成分在地質(zhì)[1]、進(jìn)出口檢驗(yàn)[2]等方面已有報(bào)道，在冶金鋼鐵行業(yè)未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。本研究采用低熔點(diǎn)氧化性的混合熔劑、高倍稀釋的熔片方法，用鉻鐵礦、鐵礦石、古冶熟料等標(biāo)樣和基準(zhǔn)試劑合成不同含量梯度的系列標(biāo)樣，制作校準(zhǔn)曲線(xiàn)，建立了鉻質(zhì)引流劑化學(xué)成分的X熒光光譜法，用于測(cè)定鉻質(zhì)引流劑中Cr2O3、SiO2、Al2O3、Fe、MgO等化學(xué)成分，該方法精密度、準(zhǔn)確度較高。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器

X射線(xiàn)光譜儀ARL ADVANT XP(瑞士ARL公司研制)，測(cè)量條件見(jiàn)表1。

表1 測(cè)量條件

鉑黃金坩堝(Pt95%+Au5%)： 底部直徑不小于34 mm，厚度不小于1 mm，底部?jī)?nèi)表面平整，定期拋光。

1.2 主要試劑

硝酸鋰：在105±5 ℃時(shí)，干燥2～4 h后放在干燥器中備用；碳酸鋰(S)；四硼酸鋰；偏硼酸鋰。

混合熔劑：四硼酸鋰和偏硼酸鋰在650 ℃灼燒4 h后，按質(zhì)量比為1∶1混勻，放于干燥器中備用。

所用試劑均為分析純。

1.3 試驗(yàn)方法

稱(chēng)取6.000 0 g混合熔劑、0.15 g±0.1 mg樣品、1.000 0 g硝酸鋰于鉑黃坩堝中，攪勻，放入600 ℃馬弗爐中，連續(xù)升溫至700 ℃，在700 ℃預(yù)氧化20 min，取出，加入0.40 mL碘化鉀溶液，于1 125 ±10 ℃熔融10 min，取出，快速旋轉(zhuǎn)露出坩堝底部并除去氣泡，充分搖勻，再熔融15 min，取出，快速旋轉(zhuǎn)露出坩堝底部并除去氣泡，快速搖勻，水平靜置冷卻后，將熔片倒在干凈的濾紙上，標(biāo)識(shí)后，放于干燥器中。選擇相應(yīng)的校準(zhǔn)曲線(xiàn)，在X熒光儀上進(jìn)行樣品的測(cè)定，儀器自動(dòng)顯示測(cè)量結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

熔融制樣條件：以GSBH33005鉻鐵礦標(biāo)樣(Cr2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55.55%)進(jìn)行條件選擇試驗(yàn)。

2.1 熔劑的選擇及熔劑比例試驗(yàn)

用四硼酸鋰、碳酸鋰、偏硼酸鋰等熔劑按不同比例加入進(jìn)行熔樣試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)象見(jiàn)表2。

表2 熔劑的選擇試驗(yàn)

四硼酸鋰與偏硼酸鋰質(zhì)量比為1∶1時(shí)，樣品溶解完全，均勻性好，本文選擇四硼酸鋰與偏硼酸鋰質(zhì)量比為1∶1的比例熔融試樣。

2.2 試樣量與熔劑量比例試驗(yàn)

試樣量和熔劑量按1∶20、1∶30、1∶40和1∶50進(jìn)行試驗(yàn)，每種比例的樣片熔制5 片，測(cè)定鉻熒光強(qiáng)度，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

表3 試樣與熔劑比試驗(yàn)

當(dāng)m樣∶m熔劑為1∶20、1∶30時(shí)，制樣的重現(xiàn)性較差；當(dāng)m樣∶m熔劑為1∶40以上時(shí)，制成的樣片較均勻。兼顧主次成分的測(cè)定，選m樣∶m熔劑為1∶40。

2.3 脫模劑選擇及用量試驗(yàn)

脫模劑選擇及用量試驗(yàn)見(jiàn)表4。加入0.4 mL碘化鉀脫模劑(300 gL)效果較好。

2.4 預(yù)氧化溫度及時(shí)間

由于樣品中含有少量還原性物質(zhì)，腐蝕鉑黃坩堝，需加入氧化劑預(yù)氧化。通過(guò)試驗(yàn)，加入1 g硝酸鋰，在600～700 ℃預(yù)氧化20 min，可消除還原性物質(zhì)對(duì)鉑黃坩堝的腐蝕。

2.5 熔樣的溫度、時(shí)間和搖勻試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：熔樣溫度在1 100～1 200 ℃，熔樣時(shí)間20 min以上，熔融到10 min和20 min時(shí)分別取出搖勻，除去熔融體汽泡并使其均質(zhì)化，這樣測(cè)得的結(jié)果較穩(wěn)定。具體見(jiàn)表5。

表4 脫模劑選擇及用量試驗(yàn)

表 5 熔樣的溫度、時(shí)間試驗(yàn)

通過(guò)以上試驗(yàn)，確定樣片制備的最佳條件為：6 g混合熔劑(四硼酸鋰與偏硼酸鋰質(zhì)量比為1∶1)，0.150 0 g樣品，1 g硝酸鋰， 600～700 ℃預(yù)氧化20 min，0.40 mL碘化鉀溶液(300 gL)，于1 050～1 100 ℃熔融20～25 min。

2.6 校準(zhǔn)曲線(xiàn)制作和共存干擾校正

2.6.1 共存元素干擾校正

X熒光光譜法測(cè)定鐵時(shí)，鉻對(duì)鐵的強(qiáng)度存在吸收增強(qiáng)效應(yīng)，本文采用基本影響系數(shù)法進(jìn)行校正，即Lachance-Traill(L-T)法校正：

(1)

式中：Ci— 被校正元素的校正含量；α1k— 譜線(xiàn)重疊校正系數(shù)；Ck— 重疊元素含量；α2j— 基體干擾校正系數(shù)；Cj— 基體干擾元素含量。

2.6.2 校準(zhǔn)曲線(xiàn)的制作

選取鉻鐵礦標(biāo)樣、基準(zhǔn)SiO2、古冶熟料、鐵礦石標(biāo)樣等配成既有一定含量范圍又有適當(dāng)梯度的標(biāo)樣10個(gè)，用于繪制校準(zhǔn)曲線(xiàn)，見(jiàn)表6、表7。

表6 標(biāo)準(zhǔn)樣品含量表(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

表7 各成分校準(zhǔn)曲線(xiàn)的參數(shù)

各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和相應(yīng)的X射線(xiàn)強(qiáng)度有很好的線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系。

3 樣品測(cè)定

3.1 精密度試驗(yàn)

選取鉻質(zhì)引流劑樣品1個(gè)，采用本實(shí)驗(yàn)方法熔融制備成10個(gè)樣片，在X射線(xiàn)熒光光譜儀上測(cè)定各成分含量，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理計(jì)算出各成分含量的均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、t(0.05,9)倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 各成分分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

試驗(yàn)表明：試樣重復(fù)分析結(jié)果的s.t(n-1，0.95)均小于規(guī)定的允許差，該方法分析結(jié)果的精密度完全能滿(mǎn)足檢測(cè)需要。

3.2 對(duì)照試驗(yàn)

用該方法和化學(xué)法分析系列鉻質(zhì)引流劑樣品，驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確度，結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表9。

各成分t統(tǒng)計(jì)均小于t臨界，該方法測(cè)定結(jié)果與化學(xué)法測(cè)定結(jié)果不存在系統(tǒng)差異，二者之差均在允許范圍內(nèi)，說(shuō)明該方法準(zhǔn)確可靠。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)大量熔樣條件試驗(yàn)，確定了鉻質(zhì)引流劑最佳熔制樣片的條件，解決了鉻質(zhì)引流劑難以分解且難以熔制成玻璃片的難題，用鉻鐵礦、鐵礦石、古冶熟料等標(biāo)樣和二氧化硅光譜純?cè)噭┖铣汕€(xiàn)標(biāo)樣，解決了X熒光分析類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，建立了鉻質(zhì)引流劑化學(xué)成分的X熒光光譜法，其分析范圍廣，精密度、準(zhǔn)確度高，能滿(mǎn)足日常生產(chǎn)檢驗(yàn)的要求，該方法提高了生產(chǎn)效率，減小了環(huán)境污染。

表9 對(duì)照試驗(yàn)(質(zhì)量百分比) %

[1] 李國(guó)會(huì).XRF光譜法測(cè)定鉻鐵礦中主次量組分[J].巖礦測(cè)試，1999，18(2)：131.

[2] 吳秀蘭，朱明達(dá)，張志峰，等.高倍稀釋熔融制樣X(jué)RF光譜法測(cè)定鎢礦和鉻鐵礦中主含量[J].巖礦測(cè)試，2004，1(2)：56.

[3] 吉昂，陶光儀，卓尚軍，等.X射線(xiàn)熒光光譜分析[M].北京：科學(xué)出版社，2005：113-119.