美诺福自动称量、熔融、X荧光测定铁矿石的化学成分

美诺福自动称量、熔融、X荧光测定铁矿石的化学成分

刘欣1袁鹤青1李俊香1祖靖宇2 徐海龙3

（1唐山钢铁集团有限责任公司 2北京慧视科技有限公司3上海美诺福科技有限公司 ）

摘  要： 采用自动称量助熔剂、钴粉、铁矿石，利用自动熔融通过机械手将铁矿石样品在高温下熔融成玻璃熔片，采用Co做铁元素的内标元素，使用机械的自动化来代替人工分析铁矿石的主要成分铁、硅、钙、镁、铝等元素含量的测定，通过验证精密度和准确度，设备应用推广。

关键词   机械手 自动称量 自动熔融 玻璃熔片法 钴内标 铁矿石

前言

铁矿石是钢铁工业的基础原料，数据的结果关乎着产品的质量、成本的核算。为了保证数据的准备性、当前市场的严峻性、人员的紧张、廉政等方面的要求。需要对所有的过程进行监控，即使是这种条件下可能出现人为因素，廉政风险。目前所有分析的试样都是需要人工称量和手动熔融，人为因素带来高廉政风险并且劳动强度大。目前铁矿石分析使用的传统工艺、X射线荧光光谱进行分析。X射线荧光光谱速度快、可测元素范围广、浓度范围宽，已广泛应用冶金、地质等领域【1】，但是它的人为因素多。因此对于铁矿石中铁、硅、钙、镁、铝等元素含量的测定，要降低人为因素是刻不容缓的，而且有非常重要的意义。

1.实验部分

1.1  主要仪器及试剂

1.11主要设备：

自动称量美诺福系统；ABB机械手；梅勒特天平； 洛阳克普新熔样炉；标克打标机；海康威视视觉器；MXF-2400X-射线荧光光谱仪；铂-黄金埚，北京众合循环水制冷机组。

1.12试剂：

碳酸锂；无水四硼酸锂；三氧化二钴；碘化氨。

1.2  测定条件

X射线管电压40KV，电流70mA，积分时间40s。

1.3试验方法

自动称取6.0000gLi2B4O7，1.0000gLi2CO3，0.5000g Co2O3，0.5000g试样，滴加2滴50%NH4I，机械手夹住坩埚，放入1080℃的自动熔样炉中，熔融23min冷却200S取出，冷却台风冷，降到38±5℃时，倒置到打标机上打标放其样托暂存，将其放入样盒后进行分析。

1.4样品满足自动称量条件：

自动线制样熔融系统有自带的称量样盒，下样孔径大概是0.14mm,这就需要铁矿石满足孔隙条件及制样条件[2-3]，因称量的过程中受到离心力的作用，铁矿石的含水量需要满足条件[4]。

2.结果与讨论

2.1内标元素的选择

测定铁矿石中铁的含量时，要求比较准确，且铁的含量较高，加入内标元素，有效地补偿元素间的吸收-增强效应和长时间的仪器漂移，部分补偿玻璃熔片的密度变化。钴氧化物有Co2O3和CoO，CoO熔点1935℃，不易溶解，895℃Co2O3就可被分解，故采用Co2O3。钴共熔体极易吸潮，吸潮后使试样熔片中钴含量变小，试样浓度增大，容易使铁元素测量值偏高。所以，制好的三氧化二钴粉末不易久放。

2.2称量过程中熔剂与试样比例的确定

铁矿石样品制备大多采用Li2B4O7做熔剂，为了降低熔点，本方法采用在Li2B4O7中添加Li2CO3,实验证明，熔剂与试样总量不能太多，熔融的过程中由于炉体摆动，可能撒到炉体内。三氧化二钴太少会产生称量误差，试样量太多，铁元素与内标元素Co2O3的比值就降低，增大误差， 由试验确定比例为：Li2B4O7：Li2CO3：样品：Co2O3=6：1：0.5：0.5，而且在自动称量的过程中钴粉的质量必须≧样品的重量，才能保证样品分析结果的重复性好，准确度高，才能满足不同含量元素的测量要求。

2.3碘化铵用量实验

50%碘化铵作为脱模剂，正确选择使用的量，加入量过多，自动熔融过程中不能完全挥发，残留部分在冷却过程中出现流动不满足样品的完整性，无法进入荧光分析，此过程视觉器发生报警，影响下一个动作的执行，增加重复试验；加入量过少，在熔融时挥发，脱模效果不理想，发生无法脱模，造成下一动作无法执行。经试验，铁矿石加入50%L碘化铵液溶2滴脱模效果最好。

2.4称量速度试验

  根据1.3进行自动称量，太慢的话会造成称量时间长，不满足及时性；通过试验最终确定6段控制速度，保证了数据的精密度、准确度及数据报出的及时性。

2.5熔样炉温度实验

  铁矿石玻璃熔片制备温度从1000-1150℃均有报道，分别选择了1000℃、1050℃、1080℃、1100℃进行试验，发现温度低于1050℃，Fe元素强度降低，造成结果的不稳定；温度大于1080℃，会使S元素强度降低，因此本试验设备应该选择1080℃为熔样温度。

2.6标准曲线的制作与校正

铁矿石曲线是选取了26个国家标准物质绘制的工作曲线，每个元素具有足够的含量范围，同时也有一定梯度的标准系列，用固定通道分析。按1.2分析条件对各元素进行测定，按1.3实验方法制成玻璃熔片，其中Co对Te采用内标法校正，硅、钙、镁、铝、磷、锰、钛、硫采用基本参数法进行校正，以强度对浓度回归制作工作曲线[5]。

2.7仪器精密度

同一试制玻璃熔片10个，所得结果见表1。

                 表1  精密度实验                  w（%）

由表可见,精密度很好，满足要求。

2.8准确度实验

对国家标准试样按试验方法制备玻璃熔片，分别在仪器上进行测量，对各元素结果见表2。

                表2　铁矿石准确度试验          w( %)

由表可见,分析准确度较高，满足要求。

3.结语

综上所述,说明本方法与传统相比具有简便、快速、准确、人为因素低等优点,克服了分析成分多不能及时报出分析结果而影响生产，研究了熔融温度、仪器参数确定、基体匹配、称量速度、样品粒度的满足条件等，可用于铁矿石中铁、硅、钙、铝、磷、镁、锰和钛等成分的测定。提高了经济效益。

参考文献

[1] 杨明太.任大鹏.实用X射线光谱分析.北京：原子能出版社，2008.11

[2]GB/T 10322.1.铁矿石 取样和制样方法

[3]GB/T 10322.7.铁矿石 铁矿石 粒度分布的帅分测定

[4]GB/T 6730.2 铁矿石 水分含量的测定 重量法

[5]GB/T 6730.62-2005.铁矿石 钙、硅、镁、钛、磷、锰、铝和钡的测定:波长色散X射线荧光光谱法