一种高含铜转炉氧化渣荧光分析标样制备及多元素快速分析方法

文档序号：1199991 发布日期：2020-09-01 浏览：10次 >En<

阅读说明：本技术 一种高含铜转炉氧化渣荧光分析标样制备及多元素快速分析方法 (Preparation and multi-element rapid analysis method of high-copper-content converter oxidation slag fluorescence analysis standard sample ) 是由杨锐陈全坤张体富杨应宝叶钟林宋银生刘顺生赵富江姚依玲于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高含铜转炉氧化渣荧光分析标样制备及多元素快速分析方法,该标样制备方法包括以下步骤：样品筛选、样品处理、样品压制；对多元素快速分析的方法包括以下步骤：化学定值、条件设置、建立分析曲线、分析曲线验证。结合本发明的荧光分析标样制备及多元素快速分析方法,产生的有益效果为,1、分析元素范围广：可以实现高含铜氧化渣中多达16种元素分析；2、与化学分析相比,X射线荧光分析法测定高含铜氧化渣含铜准确性可以控制在1％以内,接收到样品后可以实现10分钟报出数据,对生产调控具有很好的指导作用和意义；3、每年可以减少外送化学分析费用20万元。(The invention relates to a preparation method of a standard sample for fluorescence analysis of high-copper-content converter oxidation slag and a rapid multi-element analysis method, wherein the preparation method of the standard sample comprises the following steps: sample screening, sample processing and sample pressing; the method for rapidly analyzing the multiple elements comprises the following steps: chemical value determination, condition setting, analysis curve establishment and analysis curve verification. The fluorescence analysis standard sample preparation and multi-element rapid analysis method provided by the invention has the beneficial effects that 1, the analysis element range is wide: the analysis of up to 16 elements in the high copper-containing oxidizing slag can be realized; 2. compared with chemical analysis, the accuracy of measuring the copper content of the high-copper-content oxidizing slag by using an X-ray fluorescence analysis method can be controlled within 1 percent, data can be reported in 10 minutes after a sample is received, and the method has good guiding effect and significance on production regulation and control; 3. the outward chemical analysis cost can be reduced by 20 ten thousand yuan each year.)

技术领域

本发明属于元素分析方法技术领域，尤其是涉及铜加工企业所使用的高含铜转炉氧化渣中多元素的荧光分析方法技术领域。

背景技术

现有铜加工企业转炉采用高品位(Cu:70％-75％)冰铜一步吹炼法，产出的氧化渣含铜品位在10％-50％(化学分析)之间，波动范围较大，成分相对复杂，现有X射线荧光快速分析曲线已不适应生产需要，需要重新制备新标样及建立新分析曲线。在铜冶炼过程中，低品位(Cu:50％-60％)冰铜经转炉吹炼成粗铜，在造渣过程中，会产生了大量的转炉渣，该炉渣主要含铜铁硅三种成分，铜品位主要集中在3％-5％之间，成分波动不大，因为铜渣品位较低，可以进行直接浮选回收；高品位(Cu:70％-80％)冰铜吹炼无需经过造渣期，一步冶炼出铜，产生了高含铜(Cu:10％-50％)转炉氧化渣，铜渣波动范围较大，成分相对复杂，因铜渣品位较高，可以作为冷料直接回炉冶炼。为指导生产，目前低品位铜转炉渣大多数采用荧光快速分析方法，而高含铜氧化渣因成分复杂，品位波动范围较大，分析标样制备困难，目前主要还是依赖化学分析。

高含铜转炉氧化渣分析存在的主要问题：1、目前生产的转炉氧化渣由于含铜较高，成分波动大，分析准确性差，分析结果对生产不具备指导作用；2、大部分元素需要外送化学分析，检测周期长，数据报出相对滞后，对生产指导性不及时需要额外增加化验费用；3、每个氧化渣样品样量少，需多个氧化渣样品组合制备荧光分析标样，人工混样时间长，样品均匀性难于保证。

实例为证：某铜冶炼企业采用底吹炉加转炉吹炼工艺冶炼生产粗铜，以低粗杂原料为主，底吹炉熔炼产出高品位(75％-80％)冰铜，转炉一步炼铜冶炼生产粗铜，在转炉熔炼生产过程中伴随产生高品位(Cu:15％-50％)氧化渣，目前该高含铜转炉氧化渣因含铜品位波动较大，荧光分析标样难以制备，还依赖化学分析，但是化学分析周期长，数据报出相对滞后，对熔炼生产指导性不强。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题缺陷，提供一种高含铜转炉氧化渣荧光分析标样制备及多元素快速分析方法方法。

本发明采用如下技术方案实现。

一种高含铜转炉氧化渣荧光分析标样制备方法，该标样制备方法包括以下步骤：

1)样品筛选

对现有氧化渣铜化学分析品位进行统计，找出含铜最低和最高的氧化渣品位，按照铜品位相差3％以内进行组样，找出10个及以上的样品，每一个样品重量控制在200g±5g；

2)样品处理

采用石英沙对磨盘进行一次清洗，采用步骤1中组合后氧化渣样品进行二次清洗，将剩余的氧化渣样品倒入清洁好的磨盘中，每次研磨时间设定为20s，研磨后的样品用200目(0.074mm)标准筛进行筛分，不能过筛的筛上样品混入未研磨样品中继续进行研磨，直至全部样品通过200目标准筛；

3)样品压制

将步骤2中的样品装填到样品环中，样品环直径设定压样机压力50吨，保压时间20s，将样品压制成粉末压片样品。

使用上述高含铜转炉氧化渣荧光分析标样制备方法对多元素快速分析的方法，该方法包括以下步骤：

A)化学定值

对氧化渣中Cu、Fe、S进行化学分析定值；

B)条件设置

对各元素荧光分析条件进行设置，条件设置如下：

对于Cu：校正线为Ka1，2、探测器：Duplex封氙探测器、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：150μm、电压：60kV、电流：60mA；

对于Fe：校正线为Ka1，2、探测器：Duplex封氙探测器、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：150μm、电压：60kV、电流：60mA；

对于S：校正线为Ka1，2、探测器：Flow流气、滤光片：不需要、分光晶体：GE、准直器：300μm、电压：36kV、电流：100mA。

进一步为，本发明所述步骤A)还包括对氧化渣中SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃进行化学分析定值。

进一步为，本发明对应所述对氧化渣中SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃进行化学分析定值的各元素荧光分析条件进行设置，条件设置如下：

对于SiO₂：校正线为Ka1，2、探测器：Flow流气、滤光片：不需要、分光晶体：PE、准直器：300μm、电压：36kV、电流：100mA；

对于CaO：校正线为Ka1，2、探测器：Flow流气、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：300μm、电压：36kV、电流：100mA；

对于MgO：校正线为Ka1，2、探测器：Flow流气、滤光片：不需要、分光晶体：PX1、准直器：700μm、电压：36kV、电流：100mA；

对于Al₂O₃：校正线为Ka1，2、探测器：Flow流气、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：300μm、电压：36kV、电流：100mA。

进一步为，本发明所述步骤A)还包括对氧化渣中Pb、Zn、As、Sb、Bi、Ni、Sn、Co、Cd进行化学分析定值。

进一步为，本发明对应所述对氧化渣中Pb、Zn、As、Sb、Bi、Ni、Sn、Co、Cd进行化学分析定值的各元素荧光分析条件进行设置，条件设置如下：

对于Pb：校正线为Lb1、探测器：HiperScint高能闪烁、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：150μm、电压：60kV、电流：60mA；

对于Zn：校正线为Kb1，3、探测器：HiperScint高能闪烁、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：150μm、电压：60kV、电流：60mA；

对于As：校正线为Kb1，3、探测器：HiperScint高能闪烁、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：150μm、电压：60kV、电流：60mA；

对于Sb：校正线为Ka1，2、探测器：HiperScint高能闪烁、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：150μm、电压：60kV、电流：60mA；

对于Bi：校正线为Ka1，2、探测器：HiperScint高能闪烁、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：150μm、电压：60kV、电流：60mA；

对于Ni：校正线为Ka1，2、探测器：Duplex封氙探测器、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：150μm、电压：60kV、电流：60mA；

对于Sn：校正线为Ka1，2、探测器：HiperScint高能闪烁、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：300μm、电压：60kV、电流：60mA；

对于Co：校正线为Ka1，2、探测器：Duplex封氙探测器、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：300μm、电压：60kV、电流：60mA；

对于Cd：校正线为Ka1，2、探测器：HiperScint高能闪烁、滤光片：不需要、分光晶体：LiF200、准直器：300μm、电压：60kV、电流：60mA。

进一步为，本发明该方法包括设置在B)条件设置之后的：

步骤C)：建立分析曲线

根据上述条件设置对标样进行元素荧光分析强度测试，通过X射线荧光光谱仪建立光强和元素浓度关系：荧光分析定量分析，元素X射线荧光分析光强与化学浓度呈线性关系；通过α经验系数法校准，对偏离曲线较多的数据点进行删除，使每个元素的荧光分析曲线的线性相关系数控制在0.99以上，按照上述方法逐一对每个分析元素曲线进行建立和校正；

X射线荧光分析定性和定量分析依据Moseley定律、Bragg方程和Lambert-Beer定律

1、Moseley定律：谱线频率的平方根与元素在周期表中的排列序号成线性关系(其中λ为波长，Q为常数，Z为原子序数；σ为屏蔽系数数)

2、Bragg方程：说明晶体衍射的基本关系：2dsinθ＝nλ(其中θ：入射角d：晶体间距；λ：波长)

3、Lambert-Beer定律，样品吸收状况涉及到理论X射线荧光相对强度的计算问题(I₀：入射线的强度；I：透射强度；μ_m：质量吸收系数；ρ：物质的密度；t：物质的厚度)；

4、通过以上推导得到：X射线特征谱线强度与化学浓度呈线性关系即：C＝D+E*R*M,其中(C：化学浓度；D:分析线的截距；E:分析线的斜率；R*M:光学强度)；

步骤D)分析曲线验证

通过对未知样品进行化学分析和荧光分析对比，分别检查每个元素分析曲线是否满足要求；不满足要求时，需要重新回到步骤C，重新对曲线进行调整校正。

进一步为，本发明所述的步骤A)设置在标样制备方法步骤2)之后，步骤3)之前；所述的步骤B)设置在标样制备方法步骤3)之后。

本发明的有益效果为，1、分析元素范围广：可以实现高含铜氧化渣中多达16种元素分析；2、与化学分析相比，高含铜氧化渣中含铜X射线荧光分析准确性可以控制在1％以内，接收到样品后可以实现10分钟报出数据，对生产调控具有很好的指导作用和意义；3、接收到样品后，可以实现高含铜氧化渣荧光分析10分钟报出数据，每年可以减少外送化学分析费用20万元。

下面结合附图和

具体实施方式

本发明做进一步解释。

附图说明

图1为本发明高品位转炉氧化渣元素含量浓度与光学强度关系图。

图2转炉氧化渣中铜的X射线荧光分析曲线图。

铜元素含量浓度与光学强度呈线性关系，线性相关系数良好为0.996，均方根RMS为0.33％，品质因子K为0.07均能满足要求。