氧化铝中主次元素 ppm检测方案(波散型XRF)

ThermoFisherS CIENTIFIC服务科学领先世界 波长色散型X射线荧光光谱仪分析氧化铝中微量成分 吕勇 (1：赛默飞世尔科技(中国)有限公司，上海浦东201206) 要：：氧化铝是一种用途非常广泛的工业原材料， 由于硬度教大可用作磨料，抛光粉，高温烧结的氧化铝，称人造刚玉或人造宝石，可制机械轴承或钟表中的钻石。氧化铝也用作高温耐火材料，制耐火砖、埚、瓷器、人造宝石等，氧化铝也是炼铝的原料。煅烧氢氧化铝可制得具有强吸附力和催化活性的吸附剂和催化剂。同时可用做精密仪器的轴承，，钟表的钻石、砂轮、抛光剂、耐火材料和电的绝缘体。而在实际的生产过程中，需要测定其中的主次元素含量，但在高纯的氧化铝粉中，杂质组分一般都在几十个ppm的浓度水平。近些年中国的氧化铝工业快速发展，产量远远高于世界平均水平，X射线荧光光谱法作为标准分析方法《GB/T6609.30-2009》，可以准确、快速进行化学组分的测定，为生产控制提供参考也就显得尤为重要。 关键词：氧化铝主次元素pppm 实验 玻璃熔片法可以有效的消除粉末样品所固有的颗粒效应，矿物效应等对分析结果的影响，但通过玻璃熔融法对样品进行稀释，会较大程度影响微量元素的测定。采用低稀释比，并选择合适的熔剂可以同时兼顾主次元素的测试，测试结果准确可靠。 1.1样品制备 1、样品需要粉磨到至少180目，需保证粉末均匀 2、在105℃下烘焙1h 放入干燥器中待称 3、配制成50g的 NH4I 和 50ml 水的溶液4 、配置成50g 的 NH4NO3和50ml水的溶液 5、按以下表格所示比例在 Pt-Au 埚中快速称样 6、将熔剂与样品搅拌均匀后需将氧化剂和脱模剂均匀淋浇在混合粉末上 熔剂 氧化铝样品 氧化剂(NH4NO3) 脱模剂(NH4I) 6g 2g 5滴 30滴 依照以下参数设置熔融炉条件，也可按熔融炉厂家推荐熔融条件熔制样品 程序 预氧化 加热至恒温 旋转及摆动 坩埚加热浇注 温度(℃) 650 1050 1050 1050 氧化铝编号 A1203 Ca0 Fe203 Ga203 K20 Na20 Si02 Ti02 V205 ZnO LOI GAO-01 98.308 0.114 0.016 0.015 0.037 0.288 0.027 0.0032 0.001 0.0044 1.11 GAO-02 98.509 0.012 0.0072 0.013 0.011 0.352 0.0051 0.0003 0.0002 0.013 1.07 GAO-03 98.736 0.018 0.011 0.013 0.017 0.236 0.014 0.0005 0.0003 0.0046 0.89 GAO-04 98.706 0.022 0.012 0.013 0.017 0.248 0.019 0.0006 0.0003 0.0045 0.9 GA0-05 98.661 0.03 0.014 0.013 0.017 0.275 0.029 0.0011 0.0004 0.0043 0.9 GA0-06 98.561 0.044 0.017 0.012 0.017 0.318 0.046 0.0017 0.0005 0.004 0.93 GAO-07 98.462 0.058 0.02 0.011 0.017 0.337 0.065 0.0023 0.0007 0.0036 0.98 GA0-08 98.257 0.081 0.026 0.0092 0.017 0.41 0.09 0.0034 0.0009 0.0032 1.07 时间 (S) 180 120 300 120 注意事项： 熔片完成后如果铂金埚上沾有样品，可以使用20%的稀盐酸进行清洗。 1.2实验仪器 实验所用仪器如图所示。 ARL Perform’X 1.3建立分析方法 各元素测试条件见下表： 元素 分析线 晶体 探测器 滤光片 准直器 电压kV 电流mA PHD(%) 20(°) 测试时间(s) 阀值 窗宽 峰值 背景 峰值 背景 Na Ka Ax03 FPC None 0.4 30 80 40 120 45.342 47.301 40 10 Mg Ka Ax03 FPC None 0.4 30 80 40 120 37.334 39.304 40 10 Al Ka Ax03 FPC None 0.4 30 80 40 120 31.317 32.803 40 10 Si Ka Ax03 FPC None 0.15 30 80 40 120 26.667 28.147 40 10 K Ka LiF200 FPC None 0.4 30 80 40 120 136.684 135.694 20 10 Ca Ka LiF200 FPC None 0.4 30 80 40 120 113.086 112.097 20 10 Ti Ka LiF200 FPC None 0.4 40 60 30 120 86.137 85.147 20 10 V Ka LiF220 FPC None 0.4 40 60 30 120 123.058 122.099 20 10 Fe Kb LiF200 FPC None 0.4 40 60 30 120 51.729 53.011 20 10 Zn Ka LiF200 SC None 0.4 60 40 30 120 41.799 42.701 20 10 Ga Ka LiF200 SC None 0.4 60 40 30 120 38.917 38.749 20 10 2结果与讨论 2.1回归曲线计算 如图所示，给出各元素的回归曲线。 Na Ka 1.2net-RPA1203-Cuive1 SiKa12-RP_A203.Cum1 Certme Zn Ka 回归曲线 2.2精密度和准确度 Unit (%) GA0-01 GA0-08 Reference OXSAS Reference 0XSAS Ca0 0.114 0.114 0.081 0.0809 SiO2 0.027 0.0255 0.09 0.083 Al20： 98.31 98.18 98.26 98.2 Fe20： 0.016 0.0188 0.026 0.0217 TiO2 0.0032 0.0034 0.0034 0.0026 K20 0.037 0.0337 0.017 0.015 Na20 0.288 0.3153 0.41 0.391 Ga20： 0.015 0.0155 0.0092 0.0096 V205 0.001 0.0009 0.0009 0.0007 Zn0 0.0044 0.0047 0.0032 0.0031 Unit(%) SiO， K0 CaO TiO V205 Fe20 Zn0 Ga20 Al20； Na20 Run01 0.0606 0.0146 0.0809 0.0028 0.0007 0.0218 0.0032 0.0094 98.21 0.3814 Run 02 0.0605 0.0151 0.0806 0.0031 0.0006 0.0217 0.0032 0.0095 98.2 0.3934 Run 03 0.064 0.0148 0.0818 0.0025 0.0006 0.0218 0.0029 0.0095 98.19 0.4086 Run 04 0.0619 0.015 0.0806 0.0028 0.0007 0.0216 0.0029 0.0095 98.21 0.3845 Run 05 0.0657 0.0153 0.0799 0.0032 0.0006 0.0217 0.003 0.0095 98.21 0.3811 Run 06 0.0634 0.0149 0.0813 0.0027 0.0007 0.022 0.0032 0.0097 98.21 0.3845 Run 07 0.0593 0.0149 0.0813 0.0022 0.0008 0.0214 0.0031 0.0097 98.21 0.3909 Run 08 0.0657 0.0147 0.0806 0.0024 0.0007 0.0217 0.0033 0.0096 98.18 0.4045 Run 09 0.0629 0.0148 0.0809 0.0021 0.0007 0.022 0.0031 0.0097 98.2 0.3859 Run 10 0.0621 0.0155 0.0807 0.0025 0.0006 0.0217 0.0031 0.0095 98.19 0.4048 Run 11 0.0664 0.0153 0.081 0.0024 0.001 0.0218 0.003 0.0096 98.20 0.3818 AVG 0.063 0.015 0.0809 0.0026 0.0007 0.0217 0.0031 0.0096 98.2 0.391 SD 0.0023 0.0003 0.0005 0.0003 0.0001 0.0002 0.0001 0.0001 0.008 0.0104 RSD 3.65% 2.00% 0.62% 11.54% 14.29% 0.92% 3.23% 1.04% 0.01% 2.66% 3结论 样品制备对于元素测量的准确性影响更大。对于不同类型或来源的氧化铝样品，考虑到微量成分分析灵敏度较低，故采用低稀释比熔融法将样品制备为熔珠，在消除粒度效应和矿物效应的同时，也能很好的兼顾主量成分和微量成分的测定。 ARL Perform'X荧光光谱仪提供的 OXSAS 定量分析软件测定氧化铝中的主量元素Al203，误差均小于0.5%，而对于少量元素如 ZnO、Ga203等误差都能能够控制在10%以内。 通过测试， ARL Perform’X系列X荧光光谱仪能够很轻松的胜任氧化铝中各控制元素的含量分析。利用 GonioTM 测角仪分析氧化铝的总计数时间只需2~3分钟。如果某个元素需要更好的分析结果，，可以适当增加这个元素的计数时间，提高分析结果的稳定性。