冶金标推化与质量
闫丽，王莉敏，张斌
tpos(北京首钢股份有限公司河北迁安0644(丨0 )
摘要：介绍了一种X-射线荧光压片法分析瓦斯灰中化学成分的方法，该方法具有操作简单、分析速度快、节省人 力、减少化学试剂使用和废液排放、降低分析成本等优点，通过对化学湿法和X-射线焚光光谱法分析数据进行比 较，最终确定了化学湿法变更到X-射线焚光压片法分析瓦斯灰中化学成分，该方法满足生产对准确性和及时性的 要求。
关键词：压片；瓦斯灰；X-射线焚光光谱法
中图分类号：043文献标识码：B文章编号：丨003-0514(2丨121)02-0012-04
Analysis of chemical components in gas ash by X-ray fluorescence pressing method
YanLi, WangLimin, Zhang Bin
(Beijing Shougang Limited by Share Ltd., Qian'an 064400, China)
Abstract: rhis article introduces a method for analyzing chemical components in gas ash by X-ray fluorescence tahleting metlwl_ This method has the advantages of simple operation, fast analysis speed, manpower saving, reduction of (‘hemiral reagent use and waste liquid discharge, and lower analysis cost. By comparing the analysis data of the wet chemical method and X-ray fluorescence spectrometry, it was finally determined that the chemical wH method was changed to the X-ray fluoresrenre tahlet method to analyze thp rhemif*al composition of gas ash. r Hiis method satisfies the aoruracy and timeliness of production.
Keywords：compressed tablets; gas ash; X-ray fluorescence spertrometiy
〇前言
x-射线荧光光谱法以其准确、快速、多元素测 定等优点在高炉废灰分析中，日益广泛〃-%
瓦斯灰是高炉除尘后的废料，由于铁含量较 高，可作为烧结辅料二次利用。对瓦斯灰的化学成 分检验方法为化学分析方法和荧光熔片法％。化学 分析方法分析周期长、操作繁琐、效率低，不能满足 快节奏的生产需要，荧光熔片法相对简单，但是由 于瓦斯灰中含有较高的游离碳，直接熔样会对铂金 坩埚产生较严重腐蚀，即使是在高温炉下灼烧，也 会对铂金坩埚产生一定的腐蚀。 计划通过实验，采用压片法分析瓦斯灰中化学 成分，但是由于瓦斯灰样品含碳较高，压样机无法 压制成片，通过攻关首先解决瓦斯灰无法压制成片 的问题；其次，瓦斯灰没有标准样品，为了能够与公 司生产瓦斯灰样品基体一致，减少矿物结构效应，本实验采用化学和荧光熔片两种方法对瓦斯灰样 品进行定值，压片建立瓦斯灰荧光工作曲线，本文 仅建立TFe、CaO分析曲线，如果需要增加检测项 目可以采用同样方法继续建立其它元素工作曲线。实验结果表明该方法准确度和精密度好，操作快速 简便，且分析成本较低。
收稿日期：2021-02-07
作者简介：闫咖，女，高级工程师，从事理化检验技术.E-mail:yanli@sgrjg：.< m 2021,V〇I.59,N〇.2
分析测试
1实验部分
1.1仪器、设备
A1化9900 X-射线荧光光谱仪(美国热电）；马 弗炉(天津市中环实验电炉有限公司）YYJ-60A压 片机（长春光学精密机械与物理研究所）；PVC塑料压环：
1.2仪器最佳工作条件
为了保证分析样品的精密度和准确度，对X-射线荧光光谱仪分析条件进行了选择，见表1
表1仪器主要分析参数
元素谱线测角仪晶体准直器/ (X i n探测器管压/kV管流/kA TFe K P1#L i F2000.25FPC5050 CaO K a1#L i F2000.60FPC5050
1.3样片的制备
称取丨丨〜丨2 g试样于已恒重的100 mL瓷质 蒸发皿中，样品精确到0.000 I g，将试样平铺开，置 于700 T；的马弗炉中灼烧1.5h后取出，冷却，用样 勺搅动试样，若有结块，用样勺将其轻轻捻开，再次 将试样铺散于蒸发皿内壁，放人马弗炉中灼烧1.5h 后取出，在干燥器中冷却至室温，称重，计算烧损 值:，用烧损后试样压片，突光分析CaO、TFe的含量，最后根据烧损值计算瓦斯灰最终含量：
2实验结果与讨论
2.1压样条件实验
theyoungfamily压样机的压片条件直接影响压片质量，选用不 同压片条件进行试验，确认压片条件为：压力40 t、保压时间20 s时，使用PVC塑料环的压片成功率 最高，无明显变形和裂片，能满足分析要求。
2.2灼烧温度和灼烧时间条件优化
高炉瓦斯灰样品中含有10% ~ 40%的碳I7'
因此不能直接压制成片，必须进行预先灼烧除碳处 理。灼烧温度过高，可能导致测量元素挥发；灼烧 温度过低，除碳效果不好。灼烧温度和灼烧时间存 在交互作用，下面通过交互作用实验确定最佳参数：2.2.1 DOK实验数据收集表
DOE实验数据收集表如表2。
2.2.2 DOE分析结果
DOE分析结果如图1
结论：通过DOE分析结果发现，中心点显著，灼烧温度、灼烧时间和交互作用显著，下一步增加 轴点继续分析
表2灼烧温度和灼烧时间DOE实验数据收集表
标准
序
运行序中心点区组
灼烧
温度
灼烧
时间
TFe精
密度
C a O精
密度13101750 2.50.98 1.23 9201750 2.50.89 1.42 13116001 2.31 4.62 54116001 2.05 4.51 11
501750 2.50.790.84 26119001 2.58 4.91 47119004 3.08 6.38 10801750 2.50.92 1.43 89119004 3.16 6.29 710116004 1.23 2.26 611119001 2.63 4.69 121201750 2.50.94 1.38 313116004 1.08 2.31旅行社条例实施细则
因子回归：T F e精密度与灼烧溫度，灼烧时间，中心点
方差分析
来源自由度Adj SS Adj MS F值P值模型49.87135 2.46784281.96〇.〇()()线性 2.98610 1.49305170.59o.m"
灼烧温度1 2.K5605 2.S5605326.31().()()(灼烧时间10.130050.1300514.860.005
2因子交互作用1 1.18580 1.1H5S0135.4H()•00(>灼烧温度*灼烧时间1 1.18580 1.18580135.48().()()()弯曲1 5.69945 5.69945651.18().()()(误差80.070020.00875
因子回归：C aO精密度与灼烧温度，灼烧时间，中心点
方差分析
来源自由度Adj SS Adj MS F值P值
模型448.960812.2402347.55().()()()线性
T9.4581 4.7291134.28().()()()灼烧温度19.18069.1806260.67().()00灼烧时间10.27750.27757.880.023
2因子交互作用17.27717.2771206.630.()()()灼烧温度*灼烧时间17.27717.2771206.63().()()<)弯曲132.225632.2256915.01().()()()
误差80.28 IS0.0352
图1灼烧温度和灼烧时间对TFe、CaO
精密度影响的DOE分析结果图
露露的功课2021,V〇I.59,N〇.2m
冶金标ot化与质量
北极七鳃鳗
2.2.3 RSM实验分析数据收集表
从以上分析结果可以看出，中心点对TFe、C aO 精密度影响显著，需要增加轴点继续分析，即进行 R
SM实验分析。
由RSM分析可知，灼烧温度和灼烧时间二次 项，二者交互作用对TFe、CaO精密度影响显著。2.2.5灼烧温度和灼烧时间的响应优化图
表3灼烧温度和灼烧时间RSM实验分析数据收集表
标准序中心点区组灼烧温度灼烧时间
TFe精
密度
C a O精
密度
1301750 2.50.9S 1.23 901750 2.50.89 1.42 1116001 2.31 4.62 5116001 2.05 4.51 1101750 2.50.790.84 2119001 2.58 4.91 4119004 3.08 6.38 1001750 2.50.92 1.43 8119004 3.16 6.29 7116004 1.23 2.26 6119001 2.63 4.69 1201750 2.50.94 1.38 3116004 1.08 2.31 14-12600 2.5 1.14 1.77 15-12900 2.5 2.96 5.68 16-127501 1.5S 1.68 17-1275040.9 1.42D: 0.9930
■
r m&m
900.0
[700.33521
600.0
0 0.9930
C a〇W««
蜃小值
y - 0.9177
d « 0.98596
TF*粧度
黌小a
y ■ 0.7655
d ■1.0000
图3灼烧温度和灼烧时间响应优化器
2.2.4 RSM实验分析结果
响应曲面回归：T F e精密度与区组，灼烧温度，灼烧时间
方差分析
来源自由度Adj SS Adj MS F值P值模型612.2149 2.035816S.20().()()()区组10.01100.011050.370.556线性*> 4.6450 2.3225077.800.000灼烧温度1 4.3560 4.35600145.92().()()()灼烧时间10.28900.289009.680.011平方2 6.3555 3.17777106.45().()0()灼烧温度^约烧温度1 3.5572 3.55716119.16().()()()灼烧时间>灼烧时间10.22910.229137.680.020双因子交互作用1 1.1858 1.1858039.720.000灼烧温度―灼烧时间1 1.1858 1.1858039.72()•_误差100.29850.02985
失拟20.22850.1142513.050.003纯误差8().070()0.00875
合计1612.5134
响应曲面回归：C a O精密度与区组，灼烧温度，灼烧时间
方差分析
来源自由度A cij SS Adj MS F值P值模型661.267910.211366.46().()00区组10.17480.1748 1.140.311线性215.88137.940651.68().()0()灼烧温度115.575015.5750101.370.()()()灼烧时间10.30630.3063 1.990.188平方236.956218.4781120.27().()00灼烧温度★灼烧温度122.099322.0993143.840.()()0灼烧时间*灼烧时间10.85000.850U 5.530.040双因子交互作用17.27717.277147.36().()()()灼烧温度*灼烧时间17.27717.277147.36().()00误差10 1.53640.1536
失拟9 1.25470.627317.S10.001纯误差80.28170.0352
合计1662.8044
图2灼烧温度和灼烧时间RSM分析结果图
由响应优化器分析可知，灼烧温度700 t，灼 烧时间为3 h，为最佳参数组合，此时TFe精密度为 0.77%，C aO精密度为 0.92%。
2.3 工作曲线的建立
瓦斯灰没有标准样品，为了能够与公司生产瓦 斯灰样品基体一致，减少矿物结构效应，本实验米 用化学和荧光熔片两种方法对瓦斯灰样品进行定 值，压片建立瓦斯灰荧光工作曲线。瓦斯灰定值样 品如表4。
表4瓦斯灰定值样品含量
样号TFe含量/%C a O含量/%
B157.60 4.81
B254.72 6.63
B357.10 4.75
B450.748.26
B552.358.33
B650.978.34
13757.68 5.02
BS55.76 4.72
B955.11 4.87
B1055.77 4.88
希伯来语Bll59.82 3.67
B1252.777.92
m 2021,V〇I.59,N〇.
2
分析测试
在荧光上建立分析曲线，其中TFe相关系数为
0.991，CaO相关系数为0.990，曲线线性较好。
3改善后准确性效果确认
通过两种方法比对发现，荧光压片法分析瓦斯
灰TFe准确度名0.50%，CaO准确度名0.30%，准确
度满足生产要求。
表5化学法与荧光压片法分析瓦斯
灰TFe、CaO准确性效果确认
样号
TFe CaO
化学压片差值化学压片差值
136.2436.220.02 4.50 4.72-0.22
240.5540.550.00 3.41 3.43-0.02
340.0140.25-0.24 3.26 3.55-0.29
436.9937.31-0.32 3.41 3.43-0.02
545.7546.05—0.30 2.81 2.86-0.05
633.2133.42-0.21 3.31 3.210.10
732.7932.700.09 4.92 5.14-0.22
841.7041.78-0.08 3.54 3.65-0.11
929.1729.22-0.05 4.82 4.660.16
1041.2940.970.32 4.04 4.30-0.26 1141.4341.070.36 3.92 4.19-0.27
1240.0339.820.21 3.67 3.90-0.23
1329.7929.620.17 5.10 5.23-0.13 1441.8541.600.25 3.50 3.67-0.17
1535.7035.650.05 3.11 3.080.03
1641.8041.450.35 3.60 3.64-0.04 1735.7535.690.06 3.13 3.20-0.07
1835.3735.350.02 3.44 3.350.09
1929.5929.81-0.22 5.07 4.990.08
2041.3141.49-0.18 3.52 3.64-0.12 2135.2335.48-0.25 3.11 3.15-0.04
4结论
1)本文对制样参数压样机压力和保压时间进行优化，从而提高压片成功率；
2 )对灼烧温度和时间进行优化，最终确定灼烧 温度为700 t，灼烧时间为
3 h时，可以解决瓦斯灰 不能压制成片的问题，同时提高荧光压片分析精密 度；
3 )采用化学湿法和荧光熔片法对瓦斯灰生产 样进行定值，在荧光上建立分析曲线，最终得到线 性较好的分析曲线，通过对比结果发现，荧光压片 法分析瓦斯灰中TFe和CaO准确性满足生产要求。
4 )该方法的实施将提高分析效率，简化分析流 程，省去职工接触危险化学药品环节。
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