XRF用于水泥原材料定量的应注意的一些问题摘要.doc

XRF用于水泥原材料分析时应注意的某些问题 吉 昂 Panalytical 分析仪器部 我国水泥产量己跃居世界第一，每年仍在建数十个生产线。从二十世纪八十年代初我国已引进波长色散X射线荧光光谱仪用于水泥及原材料的质量控制分析，基于该分析手段具有快速、准确、经济等特点，现在已成为大中型水泥企业的首选的组成分析仪器。 多年来分析水泥工业中原料、生料、熟料和成品中的主要成份有NaO、MgO、Al2O3、SiO2、SO3、CaO、Fe2O3，有时还要分析Cl及痕量元素等。国外早在二十年前就对水泥中Tl、Pb、Cd、Cr、Zn等痕量元素的分析给予重够的重视[1～2]。基于生产水泥时有时使用工业废渣或旧轮胎等，痕量及有害元素的分析就显得十分重要。 现在一些生产厂家己经推出专用于水泥原材料分析的专业仪器，如Philips公司推出的波长色散谱仪MagiX和CubiX，低分辨率能量色散谱仪MiniMate和台式能量色散谱仪MiniPal，这两类仪器主要用于测定主、次量元素。若准备测定痕量元素应使用该公司的MagiX和MiniPal谱仪。从分析结果准确度和精度以及测量时间来看，波长色散均优于能量色散，用MagiX和CubiX测定常见组成NaO、MgO、Al2O3、SiO2、SO3、K2O、CaO、Fe2O3通常60秒测定时间即可满足要求，而能量色散通常需要600秒甚至1200秒，数据精度尚不如波长色散谱仪。但是在实际工作中生料的取样误差[3]和矿物效应引起的误差在很多情况下是分析误差主要来源。 能量色散谱仪国内目前己有多家生产，特别是非色散型钙铁煤分析仪在30万吨以下的水泥厂有很大市场，每年销售高达300(500台左右。 本文就分析对象、制样方法、标样的配制、基体校正、能量色散和波长色散谱仪在分析分析中应用等方面作简单介绍。 基体效应 基体对X射线荧光强度产生影响表现在如下几个方面： 1.元素间吸收增强效应：当用足够高的电压如50kV激发样品时，可以使样品中存在的 元素均可产生相应的特征X射线，即X射线荧光。这些特征X射线可以是K系线，也可能是 L系线。水泥中经常要分析的元素的吸收限能量和特征X射线能量列于表1。 表1. 水泥中经常要分析的元素的吸收限能量和特征X射线能量 待分析元素 F Na Mg Al Si S K Ca Fe K系吸收限(keV) 0.687 1.08 1.303 1.559 1.837 2.470 3.606 4.037 7.101 K(线能量(keV) 0.677 1.04 1.254 1.487 1.740 2.307 3.311 3.690 6.400 试样中的元素均可吸收所发射的特征X射线，这种吸收有光电吸收和散射吸收两种，当 待测元素的特征X射线的能量大于基体中某一元素的K系吸收限，就可激发该元素，使之产 生二次X射线荧光，如SiK(线可以激发Al、Mg、Na和F，但对Al的激发更有效。其结果离 开试样表面的SiK(线强度减少，而AlK(线强度增加，这就是所说的元素间吸收增强效应。典 型的吸收增强效应如Fe-Ni和Fe-Cr二元合金所示，Ni对Fe有增强效应，而Fe在Fe-Cr二元 合金中的强度被Cr吸收。 图1. Fe—Ni合金和Fe—Cr合金中Fe的强度与其浓度的关系图 2.矿物效应： 不同矿物由于待测元素的价态、配位及晶体结构差异而使特征X射线能量发生位移，如S-2和S-6 的 2(角度相差0.11度。再如金属铝、(-Al2O3和高岭土中AL的K(线峰值也产明显的位移，峰形也 有变化，特别是K(的特征X射线的谱形产生的变化更大。这些致使不同矿物所产生的特征X射线 强度将发生变化。如图2和图3所示。图中……表示金属铝，--- --- 表示(-Al2O3，线代表高岭土。 图2. 金属铝(AL-1)、高岑土(GAOLINE -1)和( -Al2O3的K(谱 图3.金属铝(AL-1)、高岑土(GAOLINE-1)和(-Al2O3的K(谱及其伴线 这种矿物效应只能通过制样方法如熔融法予以消除，对于粉末压片法只能通过在校正曲线中 增加制备相应的相似标样予以解决。为了说明矿物效应对分析结果的影响，这里举两个例子：1、 使用同一种生