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一种检测蛭石中SiO2、CaO、MgO、Fe2O3和Al2O3含量的方法与流程

花匠小妙招
2025-02-25 11:16

本发明涉及无机化学分析
技术领域：
，具体是一种检测蛭石中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3含量的方法。
背景技术：
：蛭石是一种层状结构的含镁、铁质铝硅酸盐次生变质矿物，分子式为(mg,fe,al)3[(si,al)4o10(oh)2].4h2o。在加热时蛭石会迅速膨胀，体积明显增大，容重减小，导热效率低，具有很好的保温隔热性能和耐火性能，是一种优良的保温材料。由于蛭石绝热、低密度和固有的耐火特点，加之应用方便，使其在炼钢和铸造中得到有效地应用，目前主要用于覆盖或包覆融化的钢，保持钢锭及钢水的热量，减少热量的损失，除此之外，蛭石还可以吸收杂质，净化钢液。传统化学法分析蛭石中各组分的含量时，由于没有专门针对蛭石分析的国家标准，一般参考成分相似的铝镁硅系耐火材料或连铸保护渣的国家标准，其中sio2的分析通常采用重量法或氟硅酸钾容量法，mgo、cao的分析采用edta联合滴定法，al2o3的分析采用edta容量法，fe2o3的分析采用重铬酸钾滴定法或邻二氮杂菲光度法，但是上述方法不仅步骤繁琐、分析周期长、对化验人员的经验要求高，且使用到大量的化学试剂，影响到操作人员的身体健康，还容易对环境造成污染。而采用压片法制样-x荧光光谱法分析蛭石时，由于蛭石没有国家标准样品，用试样制备的样品压片中各组分的含量梯度又不够，难以实现蛭石的准确分析。因此，为了满足钢铁企业快节奏的生产分析需要，研发一种快速、便捷、准确，并且能够实现多种元素同时分析的方法具有十分重要的意义。技术实现要素：本发明的目的就是为了解决目前分析蛭石中各组分的含量时，存在操作步骤繁琐、分析周期长、对化验人员的经验要求高，操作人员的身体健康，还容易对环境造成污染等问题，提供一种检测蛭石中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3含量的方法，本发明的检测方法快速、便捷，并且能够实现多种元素同时分析，该方法具有较高的精密度和准确度，能够满足钢铁企业快节奏的生产分析需要。为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：本发明的一种检测蛭石中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3含量的方法，它是通过将蛭石样品研磨后置于马弗炉中灼烧至恒重制成标准样品，采用化学分析法测量标准样品中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3各组分的含量，称量不同质量梯度的标准样品制备标准玻璃样片，通过x荧光光谱仪分别测试标准玻璃样片中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的分析强度，利用标准玻璃样片中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3各组分的相对含量与分析强度的关系，得到sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的工作曲线，建立x荧光光谱仪测定蛭石的分析方法，从而实现对待测蛭石中各组分含量的测定。本发明的一种检测蛭石中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3含量的方法，包括以下步骤：(1)制备标准样品：称取蛭石样品，研磨后过120目筛，将研磨后的样品置于马弗炉中高温灼烧至恒重，将灼烧后的样品装入带盖的玻璃瓶中保存，将该样品作为标准样品；(2)化学分析法测定标准样品中各组分的含量：准确称取标准样品，并利用化学分析法多次测量标准样品中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的含量；(3)制备标准玻璃样片：分别称取6份质量不同的标准样品置于6个铂金坩埚中，向每个坩埚中滴加助溶剂，搅拌均匀后滴加脱模剂，置于熔样机中制成6个标准玻璃样片；(4)建立蛭石的分析方法：采用x荧光光谱仪分别测试上述6个标准玻璃样片中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的分析强度，通过标准玻璃样片中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的相对含量与分析强度的关系，分别得到sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的标准曲线，建立x荧光光谱仪测定蛭石的分析方法；(5)制备待测样品玻璃样片：将待测样品研磨后过120目筛，准确称量研磨后的样品并置于马弗炉中高温灼烧至恒重，冷却后称量灼烧后的质量，准确称取灼烧后的待测样品于铂金坩埚中，加入助溶剂混合均匀后再加入脱模剂溶液，置于熔样机中制成待测样品玻璃样片；(6)测定各组分的分析强度：利用蛭石的分析方法，通过x荧光光谱仪测试待测样品玻璃样片中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的分析强度；(7)计算待测样品中各组分的含量：根据步骤(4)中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的相对含量与分析强度的标准曲线，计算灼烧后的样品中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的含量，待测样品各组分的含量＝灼烧后的样品各组分的含量*样品灼烧后的质量/样品灼烧前的质量。优选地，本发明中所述步骤(1)中的高温灼烧是指将蛭石样品置于850℃下灼烧1h。优选地，本发明中所述助溶剂为四硼酸锂和偏硼酸锂的混合物。优选地，本发明中所述脱模剂为溴化锂的饱和溶液。优选地，本发明中所述熔样程序为第一阶段于1050℃下静止预热2min；第二阶段于1050℃下熔融4min，熔融过程中设置摇摆角度为30°、摇摆速度5次/min、旋转速度15转/min；第三阶段取出坩埚自然冷却3min后，风冷2min。优选地，本发明中所述x荧光光谱仪的分析参数为：x射线管压：40kv，x射线管流：60ma，line：fixkα，脉冲高度分布范围为sio2：15-110、cao:10-115、mgo:15-90、fe2o3：25-125、al2o3:20-105。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明采用熔融法制备玻璃样片，将样品中的氧化物溶解在助熔剂中，有效避免了压片法制样均匀性差，容易受粒度效应、矿物效应等影响，导致分析的精确度、准确度不高等问题，而熔融法制得的样品熔片保存时间长，均匀性好，分析的精确度和准确度高；且玻璃熔片的保存时间长，可将分析过的玻璃样片保存起来，作为控样来校准各分析曲线。(2)本发明的检测方法分析周期短、便于操作，能够实现多种元素同时分析；分析结果满足国家化验分析标准中的精密度和准确度的要求，可用于钢厂蛭石样品的验收、内部质控、出厂检验。附图说明图1为本发明实施例1中sio2的标准曲线图；图2为本发明实施例1中cao的标准曲线图；图3为本发明实施例1中mgo的标准曲线图；图4为本发明实施例1中fe2o3的标准曲线图；图5为本发明实施例1中al2o3的标准曲线图。具体实施方式实施例1本实施例一种检测蛭石中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3含量的方法，包括以下步骤：(1)制备标准样品：蛭石目前没有国家标准样品，准确称取蛭石样品20.00g，研磨后过120目筛，将研磨后的样品置于850℃的马弗炉中高温灼烧1h至恒重，将灼烧后的样品装入带盖的玻璃瓶中，将该样品作为标准样品；(2)化学分析法测定标准样品中各组分的含量：称取标准样品，利用化学分析法多次测量标准样品中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的含量；其中，参照yb/t190.1-2015采用高氯酸脱水重量法测试得到标准样品中sio2的含量为53.78％，参照gb/t5069-2015采用edta容量法测试得到标准样品中的cao、mgo的含量分别为5.83％、13.77％，参照gb/t5069-2015采用邻二氮杂菲光度法测试得到标准样品中fe2o3的含量为8.16％，参照gb/t6900-2016采用乙酸锌返滴定edta容量法测试得到标准样品中al2o3的含量为11.45％；(3)制备标准玻璃样片：分别称取6份质量为0.41g、0.44g、0.47g、0.50g、0.53g和0.56g的标准样品置于6个铂金坩埚中，分别编号为﹟1、﹟2、﹟3、﹟4、﹟5和﹟6，向每个坩埚中分别滴加5g四硼酸锂、2g偏硼酸锂，搅拌均匀后滴加3滴溴化锂饱和溶液，置于熔样机中制成6个标准玻璃样片；本实施例中的熔样程序为第一阶段于1050℃下静止预热2min；第二阶段于1050℃下熔融4min，熔融过程中设置摇摆角度为30°、摇摆速度5次/min、旋转速度15转/min；第三阶段取出坩埚自然冷却3min后，风冷2min。(4)建立蛭石的分析方法：采用x荧光光谱仪分别测试上述6个标准玻璃样片中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的分析强度，通过6个标准玻璃样片中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3各组分的相对含量与分析强度的关系，分别建立sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的标准曲线，建立x荧光光谱仪测定蛭石的分析方法；本实施例中x荧光光谱仪的分析参数为x射线管压：40kv，x射线管流：60ma，line：fixkα，脉冲高度分布范围为sio2：15-110、cao:10-115、mgo:15-90、fe2o3：25-125、al2o3:20-105。根据6个标准玻璃样片的称样量不同，得到本实施例中6个标准玻璃样片中sio2的相对含量分别为44.10％、47.33％、50.55％、53.78％、57.01％和60.23％，相对含量％＝标准样品中sio2含量％×称样量/试样称样量(试样称样量为0.5g)，测试得到的6个标准玻璃样片中sio2的分析强度见下表1。表1sio2相对含量与分析强度关系表根据上述表1中sio2相对含量(x)与分析强度(y)的关系，绘制sio2的工作曲线，得到的工作曲线为y＝0.138x+0.0901，线性相关系数是r2＝0.997，参见附图1。本实施例中6个标准玻璃样片中cao的相对含量分别为4.87％、5.13％、5.48％、5.83％、6.18％和6.53％，相对含量％＝标准样品中cao含量％×称样量/试样称样量(试样称样量为0.5g)，测试得到的6个标准玻璃样片中cao的分析强度见下表2。表2cao相对含量与分析强度关系表编号﹟1﹟2﹟3﹟4﹟5﹟6称样量(g)0.410.440.470.500.530.56cao相对含量(％)4.875.135.485.836.186.53分析强度6.053816.264346.743627.225477.626157.97692根据上述表2中cao相对含量(x)与分析强度(y)的关系，绘制cao的工作曲线，得到的工作曲线为y＝1.2035x+0.1581，线性相关系数是r2＝0.9962，参见附图2。本实施例中6个标准玻璃样片中mgo的相对含量分别为11.29％、12.12％、12.94％、13.77％、14.60％和15.42％，相对含量％＝标准样品中mgo含量％×称样量/试样称样量(试样称样量为0.5g)，测试得到的6个标准玻璃样片中mgo的分析强度见下表3。表3mgo相对含量与分析强度关系表编号﹟1﹟2﹟3﹟4﹟5﹟6称样量(g)0.410.440.470.500.530.56mgo相对含量(％)11.2912.1212.9413.7714.6015.42分析强度0.623110.662490.694380.735750.786060.82044根据上述表3中mgo相对含量(x)与分析强度(y)的关系，绘制mgo的工作曲线，得到的工作曲线为y＝0.0484x+0.0743，线性相关系数是r2＝0.9965，参见附图3。本实施例中6个标准玻璃样片中fe2o3的相对含量分别为6.69％、7.18％、7.67％、8.16％、8.65％和9.14％，相对含量％＝标准样品中fe2o3含量％×称样量/试样称样量(试样称样量为0.5g)，测试得到的6个标准玻璃样片中fe2o3的分析强度见下表4。表4fe2o3相对含量与分析强度关系表编号﹟1﹟2﹟3﹟4﹟5﹟6称样量(g)0.410.440.470.500.530.56mgo相对含量(％)6.697.187.678.168.659.14分析强度25.4383226.8360929.1359730.6846232.8523434.14775根据上述表4中fe2o3相对含量(x)与分析强度(y)的关系，绘制fe2o3的工作曲线，得到的工作曲线为y＝3.6819x+0.707，线性相关系数是r2＝0.9952，参见附图4。本实施例中6个标准玻璃样片中al2o3的相对含量分别为9.39％、10.08％、10.76％、11.45％、12.14％和12.82％，相对含量％＝标准样品中al2o3含量％×称样量/试样称样量(试样称样量为0.5g)，测试得到的6个标准玻璃样片中al2o3的分析强度见下表5。表5al2o3相对含量与分析强度关系表编号﹟1﹟2﹟3﹟4﹟5﹟6称样量(g)0.410.440.470.500.530.56al2o3相对含量(％)9.3910.0810.7611.4512.1412.82分析强度5.853176.310626.634137.126257.468928.01277根据上述表5中al2o3相对含量(x)与分析强度(y)的关系，绘制al2o3的工作曲线，得到的工作曲线为y＝0.6147x+0.0739，线性相关系数是r2＝0.9959，参见附图5。实施例2利用实施例1中得到的x荧光光谱仪测定蛭石的分析方法，测定待测样品中各组分的含量，本实施例以来自湖北的蛭石样品为例。(1)制备待测样品：称取20g待测蛭石样品，研磨后过120目筛，将研磨后的样品置于马弗炉中850℃灼烧1h至恒重，取出置于干燥器中冷却至室温，称量灼烧后样品的质量0.9785g；(2)制备待测玻璃样片：准确称取0.500g灼烧后的样品，加入5g四硼酸锂、2g偏硼酸锂，搅拌均匀后滴加3滴溴化锂饱和溶液，置于tnry-02c型全自动熔样机中制成待测样品玻璃样片；(3)分析待测样品：利用mxf2400型x荧光光谱仪分析上述待测玻璃样片，得出灼烧后待测样品中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的含量分别为55.42％、5.20％、14.06％、8.02％、11.80％，利用公式：样品各组分的含量％＝灼烧后样品各组分的含量％*样品灼烧后的质量/样品灼烧前的质量，计算出分析样中sio2、cao、mgo、fe2o3和al2o3的含量分别为54.23％、5.09％、13.76％、7.85％、11.57％。实施例3为了验证本发明测试方法结果的精密度和准确度，将实施例2中的待测样品同时制备8个玻璃样片，分别进行编号﹟1、﹟2、﹟3、﹟4、﹟5、﹟6、﹟7和﹟8，利用实施例1中得到的x荧光光谱仪测定蛭石的分析方法分别测试8个玻璃样片，得到灼烧后样品的分析结果，再根据公式：样品各组分的含量％＝灼烧后样品各组分的含量％*样品灼烧后的质量/样品灼烧前的质量，计算出待测样品中各组分的含量，精密度实验结果参见下表6。表6精密度测试结果(n＝8)由上表6中的数据可以得出，各组分的标准偏差较小，相对标准偏差rsd％均＜2％，因此具有较高的精密度。为验证本发明方法的准确度，现选择三个含量不同的试样#1、#2和#3，分别采用mxf2400型x荧光光谱仪进行测试，将得到的测试结果与实施例1中的滴定法化学分析方法进行对比，分析结果参见下表7。表7准确度测试结果由表7中的数据可以得出，两种分析方法的结果一致性较好，差值均在误差范围内，说明该方法的准确度高。由此可见，本发明熔融制样--x荧光光谱法测量蛭石中常规元素的分析方法，具有操作简单、快捷、安全、环保，可一次性测定样品中的5种组分，分析结果具有较高的精密度和准确度，能够满足日常分析需要。当前第1页12