未知原料矿物玻璃熔融法在IQ+软件上的应用

未知原料矿物玻璃熔融法在IQ+软件上的应用

朱建锋朱丽娜贾守仁

朱建锋朱丽娜贾守仁（登封电厂集团有限公司）

摘要：熔融法最大的优点就是能够克服样品当中的颗粒度效应和矿物效应。由于溶剂的稀释作用，还可以有效地降低元素间吸收增强效应。本文作者针对Analymate—V2高频熔样机熔样速度快，使用方便等特点，总结一些常见样品的制样方法。

关键词：未知原料玻璃熔融法IQ+软件

0引言

未知矿物玻璃熔融法在登封电厂集团技术中心检测实验室的应用较为频繁，它与集团公司经营状况有密切的关系：氧化铝、水泥、煤炭等原材料及辅助材料的开发与采购在本集团占有举足轻重的作用。为了更有效地监督或指导生产工艺和研究开发中的质量控制，我利用多种未知原材料样品在高频熔样机上进行了长期的摸索和实验，制作出的玻璃容片均匀，没有产留物和气泡的生成，易脱模等特点。经过在不同的荧光光谱仪上使用IQ+软件分析实验，其定性半定量结果均在偏差范围。

1实验部分

1.1仪器北京静远世纪科技有限公司Analymate—V2高频熔样机

（铂95%—黄5%）合金坩埚和模具

1.2样品未知原料矿物必须被磨至小于100μm的颗粒度，最好小于50μm，以使所取样品能代表整个块体材料；样品质量通常为0.1～4g，更普遍的是0.5～2g；样品在马弗炉中灼烧，通常温度950℃～1050℃，准确称出烧失量，以便计算准确。

1.3熔剂和脱模剂：

1.3.1熔剂四硼酸锂熔剂（Li2O·2B2O3或Li2B4O7），熔点：917℃，是一种弱酸性溶剂，能与碱性样品相容；

偏硼酸锂熔剂（Li2O·B2O3或LiBO2），熔点：849℃，是一种碱性溶剂，能与酸性样品相容；

四硼酸钠熔剂（Na2O·2B2O3或Na2B4O7），熔点：742℃，是一种中性或弱碱性溶剂，能与弱酸性样品相容，黏性较强；

偏磷酸钠熔剂（NaPO3或Na2O·P2O5），熔点：627℃，是一种弱碱性溶剂，能分解和熔融大多数氧化物，特别是过渡元素的氧化物。（四硼酸锂熔剂67%＋偏硼酸锂熔剂33%）混合熔剂，是一种多功能型的，使用较普遍。

熔剂通常选用四硼酸锂，由于四硼酸锂的熔点较高，通常还会添加偏硼酸锂和氟化锂等药品降低熔剂的熔点，增强流动性。

1.3.2脱模剂为了便于熔片从坩埚模具中脱出，在熔样时要加入脱模剂。脱模剂一般选用NH4Br、BrLi、NH4I、KI等，配成过饱和溶液或者直接使用。加入量应控制在0.15～0.30g。

注：熔融过程中一些有害元素金属单质和As，Pb，Sn，Sb，Zn，Bi，S，Si，C等会在高温下和铂金形成合金，腐蚀坩埚。对于硫化物和金属等样品要加入氧化剂进行充分的预氧化。

1.4样品和熔剂的预处理样品和熔剂在使用前都要经过烘干，去掉其中的吸附水和结晶水。硫化物、金属和以最低氧化态存在的过渡金属氧化物（如Cu2O），在实施熔融前必须先氧化。如果样品的氧化在熔融过程中进行时，坩埚可能会逐渐被腐蚀，有时是非常严重的，正如有时观察到的熔融硅铁和金属硅的情形。

更好且更安全的程序是熔融前在坩埚中氧化样品，然后加如溶剂并和氧化物一样熔融，可以通过以下两步成功熔融：首先用约0.3～0.5g硫化物精矿样品与1g或2g的硝酸锂和1g四硼酸锂充分混合，其余的溶剂覆盖在样品混合物上，脱模剂加在最上面，开始慢慢加热并逐渐升温，约400℃的低温下保持2～3分钟，以促使样品的氧化。然后再约1000℃的正常熔融温度下保持4～5分钟，是样品均匀。可在样品中加几滴水或稀硝酸有助于消除空气，空气会将硫化物氧化成SO2（一种气体）而不是SO3（可溶的氧化物）。

1.5熔融步骤

1.5.1称量首先要称量熔剂和样品：一般比例在10：1，有时也可以低到5：1甚至是2：1，有些难熔的样品这一比例可以提高到25：1或40：1称量总重在4～8g之间，称量的精度在万分之三以内。

1.5.2熔融称量好后加入3～5滴脱模剂，选择事先设定好的自动模式，并启动熔融程序，对于难熔的样品：如熔融时间长、温度高、脱模剂挥发量大，可以在结束之前1分钟左右再次加入2～3mg的固体脱模剂，熔融好后的样品应放置1.5～2分钟凝固，然后取出标识放入干燥器内，以便保存。

2具体样品熔融条件

根据经验，我对一些常见的样品针对高频融样机的特点摸索出了一些熔样条件。对于不同的样品，设置参数如下表

注：对于特殊的某些样品，如萤石等含有挥发性元素的样品，熔融的温度要设定的特别的低，避免元素挥发丢失。

对于具体的实际样品，用户还可以通过手动方式优化这些熔融条件参数。

2.1针对不同行业物质的熔融程度总结如下

2.1.1钢铁行业经常做的样品有：铁矿石、铁精矿、磁铁矿、球团矿、烧结矿、石灰石、炉渣、萤石、白云石等；

原料：铁矿石，铁精矿，磁铁矿（属一般样品）

过程控制检测：球团矿，烧结矿，炉渣，（属一般样品）

辅料：石灰石，萤石，白云石（属易熔样品）

最终产品：钢

2.1.2水泥行业经常做的样品有：

原料：石灰石，（属易熔样品）

辅料：铝矾土，黏土，高岭土等；（属一般样品）

中间过程半成品：生料，熟料（属一般样品）

最终产品：水泥（属一般样品）

2.1.3电解铝、氧化铝行业经常做的样品有：

原料：铝土矿，（属一般样品）

辅料：冰晶石（属一般样品）

过程控制检测：赤泥，氢氧化铝（属一般样品）

最终产品：氧化铝；（属难熔样品）

2.1.4地质行业经常做的样品有：

土壤，岩矿，石英砂等；（属难熔样品）

2.1.5化工行业经常做的样品有：

原料：磷矿（属易熔样品）

2.1.6石化行业经常做的样品有：

原料：氧化铝，石英砂，（属难熔样品）高岭土等；（属一般样品）

最终产品：催化剂，（属难熔样品）

3结论

经过近三年的实践实验证明：在分析若干未知样品时，可以根据以上样品熔融的难易程度有一个简单的度的把握，制作出的玻璃熔片能够既简单又快速的使用IQ+软件检测出定性半定量分析结果。

参考文献：

[1]《硼酸盐熔融的物理与化学》——献给X射线荧光光谱仪学工作者.卓尚军（译）.