一種高爐鐵料中高含量有害元素的快速分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高爐鐵料中高含量有害元素的快速 分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧化鉀、氧化鈉、鉛、鋅、砷在高爐煉鐵生產(chǎn)中屬于有害元素，有害元素負(fù)荷增加會(huì) 導(dǎo)致出現(xiàn)高爐料柱透氣性惡化、休風(fēng)率增加、焦比升高、鐵水質(zhì)量降低等問題，給高爐順行、 提高高爐效益帶來挑戰(zhàn)。在當(dāng)前國內(nèi)鋼鐵市場持續(xù)低迷、供求矛盾加劇、鋼鐵行業(yè)面臨極為 嚴(yán)峻考驗(yàn)的形勢下，為扭虧為盈、增強(qiáng)企業(yè)競爭力和生存能力，需調(diào)整高爐用料結(jié)構(gòu)，為防 止由貧雜鐵料引入的有害元素在爐內(nèi)循環(huán)富集，需要對入廠原料的有害元素進(jìn)行趨勢性跟 蹤和分析評價(jià)，以便合理搭配爐料，保證在有害元素受控的范圍內(nèi)，降低煉鐵成本。
[0003] 目前對高爐鐵料有害元素的檢測全部采用原子吸收光譜法，此法過程繁瑣，檢測 時(shí)間長，檢測1個(gè)試樣需要240分鐘以上，生產(chǎn)效率較低，影響生產(chǎn)連續(xù)性，限制高爐作業(yè) 率，且作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，對煉鐵成本影響較大，極大地限制了在生產(chǎn)中的應(yīng)用，同時(shí)，原 子吸收光譜法對于樣品的制取和元素含量的范圍要求較為嚴(yán)格，目前廣泛用于低含量元素 的測定；且樣品溶液的制備和檢測時(shí)間長，無法滿足鐵料有害元素檢測時(shí)效性的要求，有害 元素檢測數(shù)據(jù)對生產(chǎn)的指導(dǎo)作用有限。而利用X射線熒光光譜法檢測時(shí)，由于繪制曲線所 用的高標(biāo)樣搜集困難，因此，對超出工作曲線分析范圍的高含量有害元素樣品的檢測分析 方法尚為空白，如果采用X射線熒光光譜法檢測高爐鐵料中高含量有害元素，會(huì)造成檢測 值與真實(shí)值之間誤差較大，不準(zhǔn)確，無法得到該樣品中有害元素的準(zhǔn)確含量，采用傳統(tǒng)的濕 法化學(xué)分析相比，樣品需要溶解成水溶液，且需要進(jìn)行高倍稀釋，溶解試劑需求量大、操作 繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種高爐鐵料中高含量有害元素的快速分析方 法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種高爐鐵料中高含量有害元素的快速分析方法，具體包 括以下步驟： 1) 確定儀器分析條件 采用X射線熒光光譜儀，通過對K、Na、Zn、Pb、As五種元素進(jìn)行光學(xué)電學(xué)條件選擇，扣 除背景干擾和譜線干擾，確定儀器分析條件； 2) 選擇標(biāo)準(zhǔn)樣品 搜集不同含量梯度的標(biāo)準(zhǔn)樣品用于繪制工作曲線。標(biāo)準(zhǔn)樣品的有害元素含量覆蓋范 圍：其中，K2O 0· 0068% ~L 640%、Na2O 0· 0060% ~0· 590%、Zn 0· 0030% ~0· 240%、Pb 0. 0009% ~0. 319%、As 0.0062% ~0. 051% ; 3) 繪制工作曲線以及工作曲線的基體校正 標(biāo)準(zhǔn)樣品采取高溫熔融法制備玻璃熔片，利用X射線熒光光譜儀測定，分別以標(biāo)準(zhǔn)樣 品的K20、Na20、Zn、Pb、As含量為橫坐標(biāo)，以測定標(biāo)準(zhǔn)樣品的熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，軟件自動(dòng)繪 制工作曲線，采用理論α系數(shù)校正基體效應(yīng)； 4) 試樣分析 a. 高含量有害元素樣品的確定：檢測試樣時(shí)對超出工作曲線分析范圍的樣品確 定為高含量有害元素樣品，即 K2O >1.640%、Na2O >0.590%、Ζη>0. 240%、Pb>0. 319%、 As>0.051% ； b. 稀釋標(biāo)樣的確定：對試樣中K20、Na20、Zn、Pb、As含量小于上述高含量有害元素 樣品中每種有害元素最小值1/10的一試樣將其確定為稀釋標(biāo)樣，即K 2O〈0. 164%、Na2O 〈0.059%、Zn〈0.024%、Pb〈0.0319%、As〈0.0051%; c. 試樣玻璃熔片的制備：將步驟a得到的高含量有害元素樣品與所述的稀釋標(biāo)樣混合 稀釋，采取高溫熔融法制備玻璃熔片； d. 試樣檢測：對上述制得的試樣玻璃熔片，利用X射線熒光光譜儀進(jìn)行檢測，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 樣品制作的工作曲線，得出試樣中有害元素的含量值； 5) 計(jì)算得出高含量有害元素樣品中有害元素的含量 以上述稀釋標(biāo)樣中其中一有害元素含量為基數(shù)，經(jīng)加權(quán)計(jì)算，得出高含量有害元素樣 品中該元素的真實(shí)含量。計(jì)算公式為，其中，w(a)表示計(jì)算后得到的高含量有害元素樣品 中該元素的真實(shí)含量；m(a)表示稱取該高含量有害元素樣品的質(zhì)量;w(b)表示對試樣檢 測得到的該元素的含量；w(c)表示稀釋標(biāo)樣中該元素的含量;m(c)表示稱取該稀釋標(biāo)樣 的質(zhì)量；從而計(jì)算得到w (a)值。
[0006] 優(yōu)選的，稀釋標(biāo)樣為一鐵精礦試樣，其中K2O 0· 116%、Na2O 0· 055%、Zn 0· 003%、Pb 0.010%、As 0.005%。
[0007] 優(yōu)選的，試樣玻璃熔片的制備：將上述步驟a得到的高含量有害元素樣品與 稀釋標(biāo)樣按質(zhì)量比2:5混合稀釋，依次加入助劑無水四硼酸鋰、硝酸銨、溴化鋰，置于 95%Pt+5%Au坩堝中充分混勻。然后將坩堝放入熔融爐內(nèi)，按照熔樣溫度1050°C、熔融4min、 搖擺10 min、靜止0.5 min、冷卻3 min的一次成型熔融程序進(jìn)行熔片，取出自然冷卻至室 溫后待測。
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 1、本發(fā)明提出了一種通過物料稀釋分析高含量有害元素的新方法，為公司合理配加貧 雜鐵料，防止有害元素在爐內(nèi)循環(huán)富集提供了有效的技術(shù)支持。從含量低的有害元素樣品 中確定稀釋標(biāo)樣，稀釋標(biāo)樣對高含量有害元素樣品進(jìn)行混合稀釋再通過X射線熒光光譜儀 進(jìn)行檢測、然后通過計(jì)算得到高含量有害元素樣品中有害元素的含量，與傳統(tǒng)的原子吸收 光譜法相比，樣品不需要溶解成水溶液，也不需要進(jìn)行高倍稀釋，操作簡單、定性準(zhǔn)確、節(jié)省 了高純試劑用量，成本大幅度降低。X射線熒光光譜法檢測1個(gè)試樣只需30min，原子吸收 光譜法則需要約240min，檢測速度較原子吸收光譜法提高了 8倍，極大地提高了生產(chǎn)效率， 實(shí)現(xiàn)了有害元素的快速檢測。能夠及時(shí)地對每批入廠原料的有害元素進(jìn)行趨勢性跟蹤，對 各廠家原料進(jìn)行定量分析，有利于企業(yè)策劃與原燃料資源特點(diǎn)相適應(yīng)的生產(chǎn)配料，保證在 有害元素受控的范圍內(nèi)，降低煉鐵成本，對提高高爐操作水平和生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，具有重 要的指導(dǎo)意義。
[0009] 2、本發(fā)明采用高溫熔融法制備樣品，熔融制片測定，此法不僅能消除礦物效應(yīng)，也 可解決含鐵礦物樣品中共存元素之間存在的復(fù)雜基體效應(yīng)等問題。
[0010] 3、本發(fā)明稀釋標(biāo)樣為一鐵精礦試樣，其中K2O 0. 116%、Na2O 0. 055%、Zn 0. 003%、 Pb 0.010%、As 0.005%。高含量有害元素樣品與稀釋標(biāo)樣按質(zhì)量比2:5混合稀釋熔融制片 測定，分析過程穩(wěn)定、定性準(zhǔn)確、精準(zhǔn)度最好。
[0011] 4、本發(fā)明高含量有害元素樣品經(jīng)物料稀釋后的檢測結(jié)果與原子吸收光譜法相比， 分析誤差較稀釋前明顯縮小。分析結(jié)果的準(zhǔn)確度能完全滿足《酒鋼、榆鋼按質(zhì)論價(jià)技術(shù)規(guī)范 第六版》（見表1)中關(guān)于有害元素基價(jià)條件的檢測要求和實(shí)際生產(chǎn)工藝要求。
[0012] 表1《酒鋼、榆鋼按質(zhì)論價(jià)技術(shù)規(guī)范(第六版)》
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高爐鐵料中高含量有害元素的快速分析方法，其特征在于：具體包括以下步 驟： 1) 確定儀器分析條件 采用X射線熒光光譜儀，通過對K、Na、Zn、Pb、As五種元素進(jìn)行光學(xué)、電學(xué)條件選擇，扣 除背景干擾和譜線干擾，確定儀器分析條件； 2) 選擇標(biāo)準(zhǔn)樣品 搜集不同含量梯度的標(biāo)準(zhǔn)樣品用于繪制工作曲線。標(biāo)準(zhǔn)樣品的有害元素含量覆蓋范 圍：其中，K2O0? 0068% ~L 640%、Na2O0? 0060%~0? 590%、Zn 0? 0030%~0? 240%、Pb 0. 0009%~0. 319%、As0.0062%~0. 051% ; 3) 繪制工作曲線以及工作曲線的基體校正 標(biāo)準(zhǔn)樣品采取高溫熔融法制備玻璃熔片，利用X射線熒光光譜儀測定，分別以標(biāo)準(zhǔn)樣 品的K20、Na20、Zn、Pb、As含量為橫坐標(biāo)，以測定標(biāo)準(zhǔn)樣品的熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，軟件自動(dòng)繪 制工作曲線，采用理論a系數(shù)校正基體效應(yīng)； 4) 試樣分析 a. 高含量有害元素樣品的確定：檢測試樣時(shí)對超出工作曲線分析范圍的樣品確 定為高含量有害元素樣品，即K2O>1.640%、Na2O>0.590%、Zn>0. 240%、Pb>0. 319%、 As>0.051% ； b. 稀釋標(biāo)樣的確定：對試樣中K20、Na20、Zn、Pb、As含量小于上述高含量有害元素 樣品中每種有害元素最小值1/10的一試樣將其確定為稀釋標(biāo)樣，即K2O〈0. 164%、Na2O 〈0.059%、Zn〈0.024%、Pb〈0.0319%、As〈0.0051%; c. 試樣玻璃熔片的制備：將步驟a得到的高含量有害元素樣品與所述的稀釋標(biāo)樣混合 稀釋，采取高溫熔融法制備玻璃熔片； d. 試樣檢測：對上述制得的試樣玻璃熔片，利用X射線熒光光譜儀進(jìn)行檢測，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 樣品制作的工作曲線，得出試樣中有害元素的含量值； 5) 計(jì)算得出高含量有害元素樣品中有害元素的含量 以上述稀釋標(biāo)樣中其中一有害元素含量為基數(shù)，經(jīng)加權(quán)計(jì)算，得出高含量有害元素樣 品中該元素的真實(shí)含量。計(jì)算公式為，其中，w(a)表示計(jì)算后得到的高含量有害元素樣品 中該元素的真實(shí)含量；m(a)表示稱取該高含量有害元素樣品的質(zhì)量;w(b)表示對試樣檢 測得到的該元素的含量；w(c)表示稀釋標(biāo)樣中該元素的含量;m(c)表示稱取該稀釋標(biāo)樣 的質(zhì)量；從而計(jì)算得到w(a)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐鐵料中高含量有害元素的快速分析方法，其特征在 于：稀釋標(biāo)樣為一鐵精礦試樣，其中K2O0.116%、Na2O0.055%、Zn0.003%、Pb0.010%、As 0.005%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高爐鐵料中高含量有害元素的快速分析方法，其特 征在于：所述試樣玻璃熔片的制備：將步驟a得到的每一高含量有害元素樣品與稀釋標(biāo)樣 按質(zhì)量比2:5混合稀釋，依次加入助劑無水四硼酸鋰、硝酸銨、溴化鋰，置于95%Pt+5%Au坩 堝中充分混勻。然后將坩堝放入熔融爐內(nèi)，按照熔樣溫度1050°C、熔融4min、搖擺10min、 靜止0.5min、冷卻3min的一次成型熔融程序進(jìn)行熔片，取出自然冷卻至室溫后待測。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高爐鐵料中高含量有害元素的快速分析方法，具體包括以下步驟：確定儀器分析條件，搜集標(biāo)準(zhǔn)樣品繪制工作曲線，試樣分析，對檢測試樣時(shí)對超出工作曲線分析范圍的樣品確定為高含量有害元素樣品，從含量低的有害元素樣品中確定稀釋標(biāo)樣，稀釋標(biāo)樣對高含量有害元素樣品進(jìn)行混合稀釋熔融制片，再通過X射線熒光光譜儀進(jìn)行檢測、然后通過計(jì)算得到高含量有害元素樣品中有害元素的含量，與傳統(tǒng)的原子吸收光譜法相比，樣品不需要溶解成水溶液，也不需要進(jìn)行高倍稀釋，操作簡單、定性準(zhǔn)確、節(jié)省了高純試劑用量，成本大幅度降低。為企業(yè)合理配加貧雜鐵料，防止有害元素在爐內(nèi)循環(huán)富集，降低生產(chǎn)成本、提高了經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】G01N1-28, G01N23-223
【公開號】CN104730098
【申請?zhí)枴緾N201510157797
【發(fā)明人】王鈞婷, 魏國立, 劉克丹, 劉學(xué)廣
【申請人】甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月3日