X射線熒光光譜儀在冶金分析中的應用

冶（yě）金分析是指冶金生產過程中各物（wù）料（liào）的化（huà）學組成及其（qí）含量的分（fèn）析。它對原料的選擇，在冶煉前的（de）爐（lú）料計算，冶煉工藝流程的控製中，產品的檢驗，新產品的試（shì）製（zhì），以及冶金工廠中（zhōng）環保分析（xī）都是必不可少的（de）。

其特點是：

①在（zài）保證生產質量的前（qián）提下，分（fèn）析速（sù）度（dù）要快（kuài），特別是分析（xī）；

②冶金分析物料種類繁（fán）多，有固體、粉末和液體等，因此（cǐ）要求分析方法適應性強；

③分析數量（liàng）大，任務（wù）重，並且要求日夜連續不斷進行。

X射線熒光分析（xī）技術正（zhèng）好（hǎo）能滿足（zú）冶金分析的特殊要求，一台（tái）多道X射線熒光光譜儀能在一分鍾之內分析（xī）20~30個（gè）元素，而其分析精（jīng）密度完全（quán）可以和濕法（fǎ）化學分析（xī）相媲美，分析範圍又很寬，從幾個 ppm到100%。這樣可以節省大量人力，提高（gāo）工作效率，它（tā）又（yòu）很少使用酸和特（tè）種化學試劑，不會汙染環境。

然而斯派克（kè）X射線光譜分析法並（bìng）不是一種絕（jué）對（duì）法（fǎ），而是依靠用標準試樣相比（bǐ）較（jiào）來作分析。以鋼鐵（tiě）分析為例，標準試樣國際的、國內的都有，但是如果對表麵效應不重視，那末好的標準試樣（yàng），分析出來結果也會是錯誤的。金屬試樣一般可（kě）以直接從（cóng）爐中（zhōng）取樣冷凝而成，或者從大塊金屬或原料上切取試片，這樣能用（yòng）固體狀態進行分析（xī），有速度快、方法簡便和分析精密度高的特點，缺點（diǎn）是不能加入內標或者進行稀釋，在痕量元素分析時，又（yòu）不能采用化學分離（lí），不容（róng）易得到合適的標準試（shì）樣（yàng），又很難人工（gōng）合成。

（1）固體樣品的製備

　　一般切割或直接澆鑄的試樣表麵比較粗糙，通常需要進一步研磨。磨可以在磨片機上研（yán）磨，也可以在磨床上加工光潔度較高的表（biǎo）麵。通常使用的磨料（liào）有各種顆（kē）粒度的氧化鋁(即剛玉)或碳化矽即 (金鋼砂)。一般不拋光或化（huà）學腐蝕等特殊處理，在測量短波譜線如鉬、鎳、鉻等元素時，大約80~120粒度砂紙的光潔度即可滿足要求，但測量長波譜線要求試樣表麵光潔度要高，特別重要的是分析（xī）試樣和標準樣品的表麵（miàn）一定要有一致的（de）光潔（jié）度。樣品在測量時，好能自轉（zhuǎn），以減少表麵效應、顆粒度和不均（jun1）勻性的影響。如果樣品沒有自轉裝置，則樣品放置位置必（bì）須使樣品的表麵磨痕和入（rù）射、出射 X射線所構成的平麵平行，這樣吸收小，如果相互垂直時吸收大。

　　樣品在研磨過程中，有（yǒu）可能把樣品中（zhōng）夾雜物磨掉，造成某些元素（sù）分析（xī）結果偏低，或者也可能（néng）發生表麵沾汙。分析低鋁時（shí），如果使用氧化鋁作磨料，表麵就可能被沾汙，這時好采用碳化矽磨料，反之如果（guǒ）分析低矽時，應采須知氧化鋁佬磨料。對有（yǒu）色金屬如鋁合金（jīn）、銅合金等，它們遠比鋼鐵試樣要軟，不能用砂紙研磨（mó），而應該用車床，以保證（zhèng）樣品表麵光潔度。檢驗這種表麵沾汙的方法測量沾汙元素譜線的強度比（bǐ）。對於原子序（xù）數60 以下的元素，可測量其La1Ka強（qiáng）度比，對於原子序數（shù）60以（yǐ）上的重元素，應測（cè）量Ma/La1 強度比。試驗可以（yǐ）用有沾汙的樣品和已（yǐ）知（zhī）未沾（zhān）汙的同種合金樣品作（zuò）比較，甚至還可以（yǐ）作為一種消除（chú）沾汙的檢驗方法。

（2）生鐵X射線熒光分（fèn）析生鐵中碳是以元素狀態存在（zài）

灰口鐵中的碳有的呈球狀石墨，有的呈片狀石墨，在研磨過程中表麵上脫落的石墨孔也（yě）會引起其他分析元（yuán）素的汙染，造（zào）成分析錯誤。澆鑄的試樣是不均勻的，不適合作X射線熒光分析。而急冷試樣的晶粒很細，分布，碳生（shēng）成滲碳體(Fe3C) ，它是一種很脆而硬（yìng）的中間化合物，表麵可以利用研磨辦法加工。

（3）中低合金鋼分（fèn）析

　　用X射線熒光分（fèn）析（xī）中低合金鋼有足夠靈敏（mǐn）度，多道X射線螢光光譜儀一般測量時間隻需要20 秒。好用銠靶X射線管，監控試樣測量為60秒，以提高分析精度，必要時要扣除重迭譜線，用標準鋼樣NBS116-1165, 和BAS50-60,401-410,431-435,451-460。

（4）不鏽鋼的分（fèn）析

不鏽鋼X射線熒光分析是比較困難的，因為（wéi）鎳、鉻、鐵三者存在著（zhe）嚴重的增強和吸收效應，必須采用數學分析，校正後鉻、鎳分析結果是非常令人滿意的。

（5）非金屬材料分析

　　非金屬材料分析（xī）包括爐渣、礦石等原（yuán）材料分析。它的分（fèn）析方法大致可分成（chéng）二大類（lèi），一種是把試樣振動磨粉碎，然後壓製成直徑為40毫米的圓片，直接放在X射線熒光光譜儀上分析。這樣（yàng）方法特點是速度快，一般五分鍾（zhōng）左右就能報出結果，適合作快速分（fèn）析（xī），但是有 “顆粒度效（xiào）應”和“礦物效應” ，所以一定要（yào）嚴格控製試樣顆粒度大小。特（tè）別對輕元素分析，尤為嚴重，可以適當（dāng）加入稀釋劑、粘結劑、重吸收（shōu）劑，如（rú）硼酸、澱粉、硫酸釩等，來減少基體效（xiào）應並可（kě）壓成圓片（piàn）。另（lìng）一種方法為熔融法，可以在試樣中（zhōng）加入熔劑如四硼酸鋰等，在高溫下溶融成玻璃（lí）熔珠，熔融時間（jiān）一般為10~20分鍾，中間要搖動以除去氣泡，對某些試劑還要加入氧（yǎng）化（huà）劑，如硝酸鈉（nà）等，為了防止試片破裂，可適當加入溴化物使（shǐ）其容易脫模。如在鉑（bó） -黃金(5%)坩堝中熔融，冷卻脫（tuō）模以後，試樣（yàng）就可以直接使用。這（zhè）種方法準確度高（gāo），並且能消除“顆粒度效應 ”和“礦物效應（yīng）”，但是分析速（sù）度慢，對某些元素靈（líng）敏度差。