XRF能量色散光谱仪水泥样品制备方法

粉末压样制样技术

一、样品（简称标样）的配制

X射线荧光分析与化学分析不同，荧光分析仪是一种相对测量仪器，它是通过测量一定数量已知结果的标准样品，建立相应的正确的数学模型后，才能得到准确的测量。也就是说：要达到好的测量效果，一组好标样与一台好仪器同样重要。好仪器由我公司提供，好标样得由用户化验室提供。好标样的标准是：有代表性，有一定的跨度范围，有准确的化学分析结果。具体要求如下：

l 数量：标准样品10-15个，每个标样50-100g。

l 代表性：能代表本厂实际生产的样品，是从实际生产线中留取的瞬时样品。尽量减少人为配制标样，因为人为配制标样的同时会带进人为的因素。不要用国家标样，因为各个厂家原材料不同，配方不同，会得出不同的数学模型。

l 化学成份的跨度范围：

系列标样中各主要成份应覆盖正常情况下实际生产中各主要成份的变化范围，各主要成份的含量应拉开一定的距离且分布应均匀。以水泥厂生料样品为例：正常生产中，生料（白生料）中CaO的目标值若为42%，则在制备系列标样时，为了使CaO的含量拉开一定距离，CaO含量的低值应定为39% 左右，CaO含量的最高值应为45% 左右；为使CaO含量均匀分布，系列标样中CaO含量应大致定为39%（低值）、40%（次低值）、41%、42%、43%、44%（次高值）、45%（最高值）左右；CaO含量在正常范围内（41%-43%）的标样可多制备几个。参见表1：

表1为一组白生料标样，各主要成分的目标值分别为：

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

我们从表1中看出：各主要成份的含量都拉开了一定的距离，并且各含量的分布均匀，一般Al的跨度范围（最大值减最小值）为：2.5% 左右，Si的跨度范围为：4%-6% 左右，Ca的跨度范围为：4%-6% 左右，Fe的跨度范围为：3% 左右。表１中，Al、Si之间，Si、Ca之间，Ca、Fe之间没有任何人为的规律性。

表1.白生料标样结果

一般，系列标样中对于含量为40%、50%、60%、70%、80%左右的元素（或其氧化物），其跨度范围（最大值减最小值）应为：5%-10%左右；含量为10%、20%、30%左右的元素，其跨度范围（最大值减最小值）应为：4%-8%左右；含量为1%-10%左右的元素，其跨度范围（最大值减最小值）应为：3%-5%左右。即：含量较高的元素，跨度范围应相应增大；含量较小的元素，跨度范围应相应减小。

l        系列标样里高低样的制备：

系列标样中，对于目标值附近的样品，直接从生产线上留取；而对于系列标样中的高低样品，一般很难从正常生产中的生产线上取出，这种情况下，我们只好人为配制高低样品。仍以表1中的白生料为例，正常生产时白生料CaO的含量一般控制在41.0%-42.0%左右，要达到45%的高CaO含量，我们在留取的正常生产样中，按一定比例添加少量石灰石原料，以使CaO含量升高、同时使Al2O3、SiO2、Fe2O3含量降低，可达到高CaO、低SiO2、低Fe2O3的目的。同理，可制备出高SiO3、高Fe2O3标样。CaO含量在正常范围内（40.0%-43.0%左右）的样品必须从生产线上留取，不可人为配制！

注意：应尽量减少人为配制标样。当需要人为配制标样时，应采用在大量的实际生产样中添加少量原材料的方法，而且所添加的原材料必须是实际生产中所使用的同种原料。不要用同一结果的实际生产样去配制若干个标样（一个生产样最多只能配制一个人工标样），以减少人为的规律性。

l        混料：

当人为配制标样后，必须充分混合均匀。我们发现：许多厂家在混料方面都做得不够好。在样品本身不均匀的情况下就进行化学全分析和仪器测量，即使是同一种样品，化学分析时所取的样与仪器测量时所取的样很可能不一致，这样必将导致仪器测量值与化学分析值之间存在很大的误差，直接影响仪器测量的准确性。混料是一个比较枯燥但又十分关键的工作，混料是否均匀对后面的工作至关重要。如果这一环节做得不好，那么下面的工作即使做得再严格、再细致，也无济于事。混料要在*封闭的环境下进行，以减少轻基体元素含量的损失，避免造成标样与待测生产样品不一致。一般人工混合一个样品至少要15-30分钟。

l        化学分析：

荧光分析仪是以化学分析为基础的，如果化学分析本身不很准确，将来做出的数学模型误差就会很大甚至不能用。所以，为使化学分析结果准确，应由至少两名优秀分析人员各自做全分析，其分析结果误差在GB/T176-1996允许误差范围内时取其平均值作为最终结果。超差时应进行复验、删除错误值。分析过程中必须避免两人互相对比、修改分析结果。

l 保存：系列标样配制好后，用磨口玻璃瓶密封保存，贴上标签，注明编号、日期，以备长期使用。

二． 标准样品及待测样品的成型

用X射线荧光仪精确分析矿物样品需要适当的样品制备：所有样品经粗磨后还必须进一步细磨，在30MPa 压力下加压成型，以减小颗粒效应、矿物效应、元素间吸收-增强效应。

l 细磨

白生料：称量30g样品（精确到0.05g），0.2g硬脂酸（精确到0.0001g）（助磨剂，以防止细磨过程中结块，提高研磨效率），放入振动磨中，细磨2分钟。

熟料：称量30g样品（精确到0.05g），放入振动磨中，往磨中加10滴乙醇，细磨2分钟。

石膏、铁粉：称量30g样品（精确到0.05g），1g硬脂酸（精确到0.0001g），放入振动磨中，细磨3分钟。

砂岩、页岩、粉煤灰：称量20g样品（精确到0.05g），2g硬脂酸（精确到0.0001g），放入振动磨中，细磨1分钟。

上述细磨时间仅供参考。用户应该根据本厂振动磨的研磨效率，通过实验来确定最佳研磨时间。一般可用一参考样品，不断增加对它的研磨时间，同时测量其特征X射线强度，直至测得的强度不再升高（或降低）趋于恒值为止。注意：在细磨每个样品前，必须将振动磨的料钵清洗干净。细磨后的样品，放入小磨口瓶中保存，贴上标签，注明样品编号、日期。

助磨剂系分散剂，细磨时可防止结块，提高研磨效率，降低电耗。助磨剂种类较多，如硬脂酸、甘油、乙醇、丙醇、异丙醇、三乙醇胺、尿素等。标样和待测样必须使用同一种助磨剂，更换助磨剂种类时应重新制备标样细粉，重新压片后制作工作区。

l        压片

1. 磨具底座的上表面与模具套、隔套的内外表面擦拭干净，确保上面没有残留的样品和硼酸，并按（图1）组装好模具。

2. 称量7g（精确到0.05g）研磨均匀的样品，倒入隔套的中间，并用整平杆把样品摊均匀。

3. 称量7g（精确到0.05g）的硼酸，并将其中的1/2均匀地倒入模具套与隔套的中间；轻轻地取出隔套，并将剩余的硼酸倒在样品的上面，用整平杆将其摊平。

4. 按（图2）将模具杆装上。

5. 托着模具底座将整套模具放在压力机工作台的中央，将压力加到30MPa并停留30s后，把模具卸下。

6. 取下模具底座，按（图3）将模具倒置，并在上面放上退模套；手扶着退模套的中部，同时用胶皮榔头猛击退模套就可把样品退出（也可将模具放在压片机工作台的中央同时旋下压片机丝杠即可）。

7. 样品表面不得有沾污、擦痕、裂纹，否则重新压制，压片背面用彩色软笔注明编号、日期，然后正面朝上放入干燥器内。

8. 擦净模具等用具。模具长期不用时，应将其表面涂上一层黄油，以防止模具生锈。取放模具时要平稳，以免划伤底座，使压片表面不平。