中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

熔融制样X射线荧光光谱法测定高铬赤泥中主次量组分

朱忠平, 曾精华, 王长根, 吕立超. 熔融制样X射线荧光光谱法测定高铬赤泥中主次量组分[J]. 岩矿测试, 2014, 33(6): 822-827. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2014.06.010
引用本文: 朱忠平, 曾精华, 王长根, 吕立超. 熔融制样X射线荧光光谱法测定高铬赤泥中主次量组分[J]. 岩矿测试, 2014, 33(6): 822-827. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2014.06.010
ZHU Zhong-ping, ZENG Jing-hua, WANG Chang-gen, Lü Li-chao. Determination of Major and Minor Components in High-Cr Red Mud by X-ray Fluorescence Spectrometry with Fusion Sample Preparation[J]. Rock and Mineral Analysis, 2014, 33(6): 822-827. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2014.06.010
Citation: ZHU Zhong-ping, ZENG Jing-hua, WANG Chang-gen, Lü Li-chao. Determination of Major and Minor Components in High-Cr Red Mud by X-ray Fluorescence Spectrometry with Fusion Sample Preparation[J]. Rock and Mineral Analysis, 2014, 33(6): 822-827. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2014.06.010

熔融制样X射线荧光光谱法测定高铬赤泥中主次量组分

  • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(51234008);国家自然科学基金资助项目(51174230)
详细信息
    作者简介: 朱忠平, 博士, 高级实验师, 主要从事矿物资源综合利用研究及X射线荧光光谱分析测试工作. E-mail: zhuzp@csu.edu.cn.
  • 中图分类号: O614.611;O657.34;TQ170.9

Determination of Major and Minor Components in High-Cr Red Mud by X-ray Fluorescence Spectrometry with Fusion Sample Preparation

  • 高铬红土型铝铁复合矿经钠盐还原焙烧-磁选-浸出后, 铬等有价金属在赤泥中富集(Cr2O3含量达到3%~30%), 属难熔复合矿物, 目前主要以化学分析方法为主, 但操作复杂, 且步骤繁琐, 分析周期长。而应用X射线荧光光谱法(XRF)分析测定, 一般采用钠盐熔剂、较高稀释比等熔融制样, 不利于钠以及低含量元素的测定。本文采用四硼酸锂-偏硼酸锂(67:33) 作混合熔剂, 硝酸铵作氧化剂, 饱和溴化锂溶液作脱模剂制备玻璃熔片, 建立了波长色散型XRF测定高铬赤泥中主次量组分(铬硅铝铁镁钙钠钾硫磷钛锰钒)的分析方法。研究表明, 熔样稀释比低于24:1时, 稀释比越低, 对铂金坩埚腐蚀越严重; 稀释比在24:1时制样方法的相对标准偏差(RSD, n=10) 最低; 熔样时间越长, 温度越高, RSD越低。由此确定熔样最优条件为稀释比24:1, 熔样时间15 min, 熔样温度1100℃。分析中采用铬铁矿、铝土矿、黏土、铁矿石国家标准物质及人工标准样品校准, 基本参数法进行基体校正, 方法精密度(RSD, n=10) 为0.3%~3.9%。与国内外其他含铬矿物的XRF分析方法相比, 本方法采用不添加钠盐、一次熔片、常规熔样温度(1100℃)、低稀释比(24:1) 等进行制样, 制样方法的精密度和分析精密度均低, 解决了高铬赤泥的XRF分析方法问题, 还可扩展到高铬、铝、硅、铁等复合矿原矿及其钠盐处理焙烧矿、精矿及尾矿的XRF分析。

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  • 图 1  玻璃熔片显微结构图(反射光, 200X)

    Figure 1. 

    表 1  待测元素测量条件

    Table 1.  Measurement condition of elements by XRF

    分析线 晶体 PHA 探测器 准直器
    (L/μm)
    电压
    (kV)
    电流
    (mA)
    2 θ/(°) 测量时间
    (s)
    峰值 背景
    Cr Kα LiF 200 15~69 Flow 300 50 72 69.37 70.31 20
    Si Kα PE 002 28~72 Flow 300 30 120 109.12 111.08 20
    Al Kα PE 002 22~78 Flow 300 30 120 144.89 147.2 30
    Fe Kα LiF 200 20~75 Scint 150 60 60 57.52 58.35 20
    Mg Kα PX1 35~65 Flow 700 30 120 22.72 21.00 40
    24.63
    Ca Kα LiF 200 32~73 Flow 300 30 120 113.13 114.56 28
    Na Kα PX1 35~65 Flow 700 30 120 27.41 25.26 50
    29.64
    K Kα LiF 200 31~74 Flow 300 30 120 136.74 135.85 32
    S Kα Ge 111 35~65 Flow 300 30 120 110.77 112.49 20
    P Kα Ge 111 35~65 Flow 300 30 120 141.10 139.72 30
    Ti Kα LiF 200 11~71 Flow 150 40 90 86.17 85.23 20
    Mn Kα LiF 200 15~68 Flow 300 60 60 62.99 63.79 20
    V Kα LiF 200 11~67 Flow 300 60 60 76.95 76.00 20
    注:Na、Mg为两点扣背景;Flow为流气计数器,Scint为闪烁计数器,PHA为脉冲高度分析器。
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    表 2  校准样品组分含量范围

    Table 2.  Concentration range for elements in standard samples

    元素 含量
    (%)
    元素 含量
    (%)
    Cr2O3 0.13~34.44 K2O 0.021~0.79
    SiO2 5.68~49.98 S 0.019~0.66
    Al2O3 5.12~46.65 P 0.003~0.76
    Fe2O3 4.64~36.82 TiO2 0.031~0.73
    MgO 0.46~28.12 MnO 0.036~0.68
    CaO 0.13~1.82 V2O5 0.008~0.76
    Na2O 0.025~23.47
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    表 3  熔样稀释比对荧光强度重复性的影响

    Table 3.  Effect of melting ratio on the reproducibility of fluorescence intensity

    熔样稀释比 项目 Cr2O3 SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO Na2O K2O S P TiO2 MnO V2O5
    15:1 I(kcps) 532.57 9.44 32.44 43.41 18.94 8.04 0.24 1.52 0.57 0.34 11.82 7.83 2.20
    RSD(%) 1.6 1.3 1.1 0.8 0.9 1.2 2.1 2.8 1.2 1.0 1.7 1.3 1.7
    20:1 I(kcps) 424.32 7.395 24.93 36.01 14.48 6.47 0.22 1.35 0.56 0.28 9.54 6.73 2.00
    RSD(%) 1.6 1.5 1.1 0.8 0.9 1.3 2.4 3.3 1.3 1.1 1.5 1.4 2.1
    24:1 I(kcps) 370.87 6.34 21.05 31.94 12.38 5.65 0.20 1.30 0.54 0.25 8.37 6.21 1.91
    RSD(%) 0.7 0.9 1.0 0.7 1.0 1.1 2.6 2.5 1.3 1.2 0.8 0.7 0.8
    30:1 I(kcps) 304.94 5.17 17.18 27.15 10.04 4.77 0.19 1.13 0.50 0.21 7.03 5.53 1.79
    RSD(%) 1.1 2.0 1.3 1.1 1.4 1.4 2.9 2.3 2.1 2.1 1.3 1.5 1.2
    40:1 I(kcps) 234.43 4.01 13.11 21.85 7.59 3.86 0.19 1.06 0.47 0.18 5.67 4.78 1.65
    RSD(%) 1.7 2.1 1.5 1.4 2.0 1.5 3.1 5.3 2.8 1.7 1.2 1.5 1.6
    注:荧光强度I为10个样品测定平均值。下表同。
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    表 4  熔样时间对荧光强度重复性的影响

    Table 4.  Effect of melting time on the reproducibility of fluorescence intensity

    熔样时间(min) 项目 Cr2O3 SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO Na2O K2O S P TiO2 MnO V2O5
    12 I(kcps) 366.70 6.27 21.17 31.96 12.36 5.65 0.22 1.27 0.35 0.25 8.34 6.17 1.90
    RSD(%) 0.7 1.0 1.2 0.7 1.0 1.2 8.0 2.5 15.7 1.2 0.9 0.8 0.8
    15 I(kcps) 370.87 6.34 21.05 31.94 12.38 5.65 0.20 1.30 0.54 0.25 8.37 6.21 1.91
    RSD(%) 0.7 0.9 1.0 0.7 1.0 1.1 2.6 2.5 1.3 1.2 0.8 0.7 0.8
    18 I(kcps) 372.36 6.39 21.38 32.19 12.51 5.74 0.22 1.28 0.33 0.25 8.44 6.22 1.93
    RSD(%) 0.7 1.0 1.0 0.6 0.9 1.1 7.8 2.5 15.2 1.2 0.8 0.7 0.7
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    表 5  熔样温度对荧光强度重复性的影响

    Table 5.  Effect of melting temperature on the reproducibility of fluorescence intensity

    熔样温度(℃) 项目 Cr2O3 SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO Na2O K2O S P TiO2 MnO V2O5
    1050 I(kcps) 369.58 6.37 21.38 32.26 12.51 5.68 0.21 1.20 0.41 0.25 8.39 6.20 1.92
    RSD(%) 0.7 1.0 1.2 0.7 1.1 1.1 8.0 2.5 15.4 1.5 0.9 0.7 0.8
    1100 I(kcps) 370.87 6.34 21.05 31.94 12.38 5.65 0.20 1.30 0.54 0.25 8.37 6.21 1.91
    RSD(%) 0.7 0.9 1.0 0.7 1.0 1.1 2.6 2.5 1.3 1.2 0.8 0.7 0.8
    1150 I(kcps) 371.08 6.32 21.06 31.92 12.37 5.67 0.21 1.28 0.29 0.25 8.41 6.17 1.90
    RSD(%) 0.7 0.9 1.1 0.6 0.9 1.0 7.9 2.5 15.2 1.2 0.9 0.7 0.8
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    表 6  元素检出限

    Table 6.  The detection limits of elements


    组分
    检出限
    (μg/g)
    组分 检出限
    (μg/g)
    Cr2O3 8.16 K2O 11.63
    SiO2 48.94 S 9.75
    Al2O3 29.11 P 3.75
    Fe2O3 12.71 TiO2 4.23
    MgO 29.93 MnO 2.78
    CaO 11.14 V2O5 3.81
    Na2O 75.00
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    表 7  方法精密度试验结果

    Table 7.  Experiment results for precision test

    组分 GCr-S1 GCr-S2
    含量(%) RSD(%) 含量(%) RSD(%)
    Cr2O3 13.86 0.5 7.66 0.1
    SiO2 11.54 0.8 14.01 0.7
    Al2O3 29.68 0.8 12.59 1.0
    Fe2O3 5.24 0.5 8.04 0.6
    MgO 9.59 0.4 18.85 0.3
    CaO 0.30 1.9 0.34 1.6
    Na2O 11.99 1.1 17.23 1.8
    K2O 0.43 3.9 0.021 3.9
    S 0.070 1.9 0.045 3.2
    P 0.059 1.8 0.022 3.1
    TiO2 0.5 0.8 0.37 1.2
    MnO 0.044 1.5 0.63 0.6
    V2O5 0.029 2.0 0.024 1.1
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    表 8  方法准确度试验结果

    Table 8.  Experiment results for accuracy test

    组分 GCr-S3 GCr-S4
    标准值(%) 测定值(%) 标准值(%) 测定值(%)
    Cr2O3 14.07 14.19 3.52 3.6
    SiO2 9.79 9.78 39.01 39.13
    Al2O3 9.1 9.15 5.12 5.22
    Fe2O3 9.47 9.4 36.82 36.75
    MgO 18.66 18.71 1.75 1.72
    CaO 0.26 0.3 1.82 1.78
    Na2O 11.75 11.67 5.17 5.21
    K2O 0.021 0.034 0.69 0.69
    S 0.023 0.033 0.060 0.062
    P 0.019 0.025 0.076 0.063
    TiO2 0.048 0.039 0.054 0.053
    MnO 0.072 0.072 0.18 0.18
    V2O5 0.035 0.028 0.18 0.13
    下载: 导出CSV
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出版历程
收稿日期:  2014-05-05
修回日期:  2014-10-10
录用日期:  2014-11-15
刊出日期:  2014-06-25

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