礦石融片保存時間對二氧化硅分析結果的影響

陳 鵬，閆紅紅

（陜鋼集團漢鋼公司計量檢驗中心，陜西 勉縣 724200）

化學分析步驟繁瑣復雜、使用試劑種類繁多，分析結果易受試劑、操作人員、分析步驟等因素影響。儀器分析樣品前期處理簡單，處理后為玻璃狀固體，可以長期保存降低成本和減少人員勞動強度，分析步驟簡單，速度比化學分析快2~3倍，受外界因素影響較小，熔片樣片對環境幾乎沒有污染。

一定含量的硅有助于提高鋼在空氣中的耐腐蝕性，隨著硅含量的增加會降低鋼鐵塑性。礦石中硅含量的準確分析可為鋼鐵冶煉提供數據支持，從而保證鋼水中硅含量的有效控制，通過礦石熔片準確分析礦石中二氧化硅含量，對存樣進行二氧化硅復核分析，發現保存一定時間的樣品再次分析結果和第一次分析結果存在一定差異，因此研究礦石熔片保存時間對礦石中二氧化硅結果的影響非常必要。

1 設備、試劑、技術指標

1.1 設備

X射線熒光光譜儀（PW4400/40 7.5 kVA）。熔片機：全自動熔樣機TNRY-02C（使用溫度1 150℃）。電子天平：AL104（實際分度值：0.000 1 g。最小稱樣量為10 mg）。三邊鉑金坩堝：m（Pt）：m（Au）=95：5。

1.2 熔片的技術指標分析

溶樣溫度：1 100℃。溶樣時間：預熔300 s，熔融900 s，靜置60 s。

1.3 試劑

混合助溶劑：分析純，無水四硼酸鋰（67%）+偏硼酸鋰（33%）。硝酸鈉：分析純（84.99%）。二氧化鈷：分析純（99.0%）。脫模劑：50%溴化鋰溶液。

將樣品制備成硼酸鹽玻璃狀熔融樣片，測量待測元素的X射線熒光強度[1]。試樣和熔劑稀釋比為1：20

2 樣品制備

1）將混合助溶劑7 g、三氧化二鈷0.1 g、試樣0.350 0 g、硝酸鈉0.500 0 g混合均勻倒入坩堝內，加入5滴50%的溴化鋰溶液。

2）裝有試劑和試樣的三邊堝的放入1 100℃的熔片機內，按照預先設定的條件（預熔300 s、熔融900 s、靜置60 s）程序進行玻璃樣片的制備。

3 結果分析及討論

1）熒光儀二氧化硅分析通道條件：PE002晶體、300 μm準直器、流汽探測器，30 kV，100 mA。

2）熒光室環境條件：溫度為22~26℃；濕度（RH）為45%~65%。

3）玻璃片的保存方法：將熔好的玻璃片分析結束后，裝入自封袋內放入熒光室干燥器內。

4）標準分析曲線的建立：根據測試樣品中種類，選取多個同類且二氧化硅含量成一定的梯度的標準樣，該標準樣首先與待測樣的物理、化學性質相近，即標準樣品的化學組成、結構應與待測樣品相似[2]。準確稱取7 g混合助溶劑在玻璃坩堝內，再分別稱取0.1 g三氧化二鈷、0.350 0 g標樣、0.500 0 g硝酸鈉混合均勻轉移到鉑金坩堝內，加入5滴50%的溴化鋰溶液。再將鉑金坩堝放入溫度1 100℃的熔片機內，設定好熔片條件進行制樣（熔片條件：預熔300 s、熔融900 s、靜置60 s），熔片結束后將玻璃片冷卻至室溫，按照熒光儀二氧化硅分析通道條件（PE002晶體、300 μm準直器、流汽探測器，30 kV，100 mA），分析建立元素含量與熒光強度的工作曲線，用于未知樣品的二氧化硅含量測定[3]。

5）X熒光光譜儀為表面分析方法，采用硼酸鹽熔片分析面光滑平整，而硼酸鹽，長時間樣品和空氣接觸，表面受到空氣中氧氣和水的作用形成一層氧化膜，玻璃樣品表面發生變化也不再是剛熔好那樣光滑平整。不管怎樣保存樣品都會和空氣接觸使表面發生變化從而對分析結果造成影響[4]。

通過實驗熔好玻璃標樣冷卻至室溫選擇二氧化硅分析通道進行分析。將再分析完的樣品裝在自封袋內放入熒光室干燥器內，分別保存3 d分析，保存一周分析和保存半個月分析得出數據見下頁表1。每次保存的樣品時用干凈的無塵布對分析面進行擦拭保證樣片表面干凈無污染。

表1 礦石中二氧化硅熔片分析結果（自封袋內） %

通過以上實驗可以看出同一標樣裝在自封袋內放入干燥器中保存，結果隨保存時間的增長分析結果越高。

6）硼酸玻璃片容易吸收水分受潮發生變質，如果樣片保存不好就會影響分析結果。長時間將樣品暴露在空氣中，就會是樣品發生變質和氧化是結果不穩定，不準確，給后續設備調試和數據判斷造成一定影響，化驗室分析室濕度（RH）保持在45%~65%。樣品暴露高濕度的環境下最多一個月后樣品表面就會生成一層白色的氧化物質，表面不在光滑，會掉一些白色粉末對設備造成影響，同時樣片發生變形無法進行分析。樣片強度也隨著保存時間的增長，強度下降容易發生破裂。熒光儀在分析過程中，要保持樣片一直處于真空狀態，儀器會對分析室進行不間斷的抽正空，如果樣片達不到強度，就會在抽正空時發生破裂碎片進入設備內部對設備造成影響。

將樣品暴露在濕度（RH）為45%~65%的環境中，不同時間段進行分析，得出以下數據。

通過對同一樣品暴露在空氣中不同時間段分析，得出暴露在空氣中時間越久分析結果超出允許誤差，半個月以上的就超出允許誤差的2倍以上。

4 結論

通過實驗比對，同一樣品在相同分析條件下，二氧化硅玻璃片保存時間越長結果越高，對當天完成的熔片冷卻至室溫應進行分析，分析結果與參考值誤差最小，準確性高（見表2）。如果外界條件允許，熔片玻璃樣保存在自封袋內放入干燥器內保存，要盡可能的減少樣片與空氣的接觸，保存時間不宜超過3 d。如果環境濕度（RH）大于60%時，建議樣品當天熔當天分析。對于保存的樣品分析時要對樣片表面進行簡單的處理保證樣片表面氧化膜全部處理掉，樣片表面光滑平整，如果發現樣片有變形不能在進行分析防止在分析過程中樣片發生破裂對設備在成影響。

表2 礦石中二氧化硅熔片分析結果（在空氣中） %