XRF能量色散光譜儀水泥樣品制備方法

粉末壓樣制樣技術

一、樣品（簡稱標樣）的配制

X射線熒光分析與化學分析不同，熒光分析儀是一種相對測量儀器，它是通過測量一定數量已知結果的標準樣品，建立相應的正確的數學模型后，才能得到準確的測量。也就是說：要達到好的測量效果，一組好標樣與一臺好儀器同樣重要。好儀器由我公司提供，好標樣得由用戶化驗室提供。好標樣的標準是：有代表性，有一定的跨度范圍，有準確的化學分析結果。具體要求如下：

l 數量：標準樣品10-15個，每個標樣50-100g。

l 代表性：能代表本廠實際生產的樣品，是從實際生產線中留取的瞬時樣品。盡量減少人為配制標樣，因為人為配制標樣的同時會帶進人為的因素。不要用國家標樣，因為各個廠家原材料不同，配方不同，會得出不同的數學模型。

l 化學成份的跨度范圍：

系列標樣中各主要成份應覆蓋正常情況下實際生產中各主要成份的變化范圍，各主要成份的含量應拉開一定的距離且分布應均勻。以水泥廠生料樣品為例：正常生產中，生料（白生料）中CaO的目標值若為42%，則在制備系列標樣時，為了使CaO的含量拉開一定距離，CaO含量的低值應定為39% 左右，CaO含量的最高值應為45% 左右；為使CaO含量均勻分布，系列標樣中CaO含量應大致定為39%（低值）、40%（次低值）、41%、42%、43%、44%（次高值）、45%（最高值）左右；CaO含量在正常范圍內（41%-43%）的標樣可多制備幾個。參見表1：

表1為一組白生料標樣，各主要成分的目標值分別為：

Al2O3：3.1%, SiO2: 13.00%, CaO: 41.50%, Fe2O3: 3.50%

我們從表1中看出：各主要成份的含量都拉開了一定的距離，并且各含量的分布均勻，一般Al的跨度范圍（最大值減最小值）為：2.5% 左右，Si的跨度范圍為：4%-6% 左右，Ca的跨度范圍為：4%-6% 左右，Fe的跨度范圍為：3% 左右。表１中，Al、Si之間，Si、Ca之間，Ca、Fe之間沒有任何人為的規律性。

表1.白生料標樣結果

一般，系列標樣中對于含量為40%、50%、60%、70%、80%左右的元素（或其氧化物），其跨度范圍（最大值減最小值）應為：5%-10%左右；含量為10%、20%、30%左右的元素，其跨度范圍（最大值減最小值）應為：4%-8%左右；含量為1%-10%左右的元素，其跨度范圍（最大值減最小值）應為：3%-5%左右。即：含量較高的元素，跨度范圍應相應增大；含量較小的元素，跨度范圍應相應減小。

l        系列標樣里高低樣的制備：

系列標樣中，對于目標值附近的樣品，直接從生產線上留取；而對于系列標樣中的高低樣品，一般很難從正常生產中的生產線上取出，這種情況下，我們只好人為配制高低樣品。仍以表1中的白生料為例，正常生產時白生料CaO的含量一般控制在41.0%-42.0%左右，要達到45%的高CaO含量，我們在留取的正常生產樣中，按一定比例添加少量石灰石原料，以使CaO含量升高、同時使Al2O3、SiO2、Fe2O3含量降低，可達到高CaO、低SiO2、低Fe2O3的目的。同理，可制備出高SiO3、高Fe2O3標樣。CaO含量在正常范圍內（40.0%-43.0%左右）的樣品必須從生產線上留取，不可人為配制！

注意：應盡量減少人為配制標樣。當需要人為配制標樣時，應采用在大量的實際生產樣中添加少量原材料的方法，而且所添加的原材料必須是實際生產中所使用的同種原料。不要用同一結果的實際生產樣去配制若干個標樣（一個生產樣最多只能配制一個人工標樣），以減少人為的規律性。

l        混料：

當人為配制標樣后，必須充分混合均勻。我們發現：許多廠家在混料方面都做得不夠好。在樣品本身不均勻的情況下就進行化學全分析和儀器測量，即使是同一種樣品，化學分析時所取的樣與儀器測量時所取的樣很可能不一致，這樣必將導致儀器測量值與化學分析值之間存在很大的誤差，直接影響儀器測量的準確性。混料是一個比較枯燥但又十分關鍵的工作，混料是否均勻對后面的工作至關重要。如果這一環節做得不好，那么下面的工作即使做得再嚴格、再細致，也無濟于事。混料要在*封閉的環境下進行，以減少輕基體元素含量的損失，避免造成標樣與待測生產樣品不一致。一般人工混合一個樣品至少要15-30分鐘。

l        化學分析：

熒光分析儀是以化學分析為基礎的，如果化學分析本身不很準確，將來做出的數學模型誤差就會很大甚至不能用。所以，為使化學分析結果準確，應由至少兩名優秀分析人員各自做全分析，其分析結果誤差在GB/T176-1996允許誤差范圍內時取其平均值作為最終結果。超差時應進行復驗、刪除錯誤值。分析過程中必須避免兩人互相對比、修改分析結果。

l 保存：系列標樣配制好后，用磨口玻璃瓶密封保存，貼上標簽，注明編號、日期，以備長期使用。

二． 標準樣品及待測樣品的成型

用X射線熒光儀精確分析礦物樣品需要適當的樣品制備：所有樣品經粗磨后還必須進一步細磨，在30MPa 壓力下加壓成型，以減小顆粒效應、礦物效應、元素間吸收-增強效應。

l 細磨

白生料：稱量30g樣品（精確到0.05g），0.2g硬脂酸（精確到0.0001g）（助磨劑，以防止細磨過程中結塊，提高研磨效率），放入振動磨中，細磨2分鐘。

熟料：稱量30g樣品（精確到0.05g），放入振動磨中，往磨中加10滴乙醇，細磨2分鐘。

石膏、鐵粉：稱量30g樣品（精確到0.05g），1g硬脂酸（精確到0.0001g），放入振動磨中，細磨3分鐘。

砂巖、頁巖、粉煤灰：稱量20g樣品（精確到0.05g），2g硬脂酸（精確到0.0001g），放入振動磨中，細磨1分鐘。

上述細磨時間僅供參考。用戶應該根據本廠振動磨的研磨效率，通過實驗來確定最佳研磨時間。一般可用一參考樣品，不斷增加對它的研磨時間，同時測量其特征X射線強度，直至測得的強度不再升高（或降低）趨于恒值為止。注意：在細磨每個樣品前，必須將振動磨的料缽清洗干凈。細磨后的樣品，放入小磨口瓶中保存，貼上標簽，注明樣品編號、日期。

助磨劑系分散劑，細磨時可防止結塊，提高研磨效率，降低電耗。助磨劑種類較多，如硬脂酸、甘油、乙醇、丙醇、異丙醇、三乙醇胺、尿素等。標樣和待測樣必須使用同一種助磨劑，更換助磨劑種類時應重新制備標樣細粉，重新壓片后制作工作區。

l        壓片

1. 磨具底座的上表面與模具套、隔套的內外表面擦拭干凈，確保上面沒有殘留的樣品和硼酸，并按（圖1）組裝好模具。

2. 稱量7g（精確到0.05g）研磨均勻的樣品，倒入隔套的中間，并用整平桿把樣品攤均勻。

3. 稱量7g（精確到0.05g）的硼酸，并將其中的1/2均勻地倒入模具套與隔套的中間；輕輕地取出隔套，并將剩余的硼酸倒在樣品的上面，用整平桿將其攤平。

4. 按（圖2）將模具桿裝上。

5. 托著模具底座將整套模具放在壓力機工作臺的中央，將壓力加到30MPa并停留30s后，把模具卸下。

6. 取下模具底座，按（圖3）將模具倒置，并在上面放上退模套；手扶著退模套的中部，同時用膠皮榔頭猛擊退模套就可把樣品退出（也可將模具放在壓片機工作臺的中央同時旋下壓片機絲杠即可）。

7. 樣品表面不得有沾污、擦痕、裂紋，否則重新壓制，壓片背面用彩色軟筆注明編號、日期，然后正面朝上放入干燥器內。

8. 擦凈模具等用具。模具長期不用時，應將其表面涂上一層黃油，以防止模具生銹。取放模具時要平穩，以免劃傷底座，使壓片表面不平。