小型多道X荧光波谱仪在水泥工业中的应用

小型多道X荧光波谱仪在水泥工业中的应用
9o年代以来，各种x射线荧光分析仪在我 国水泥 业分析领域中逐步得到应用。x射线 荧光分析仪以其可靠、稳定、快速的特点可 以替代水泥工业中的化学全分析，为水泥工 业生产控制及时提供可靠的数据，从而达到 提高窑炉的运转率， 保证水泥质量的目的。 目前，国内一些大、中型水泥厂已经采用了 进口分析仪器， ～ 些中、小型水泥厂也已采 用了国产分析仪器， 分析仪器取代人 1：化学 分析势在必行。
小型多道X荧光波谱仪 x射线荧光分析的基本原理：x射线照射 待测样品，使样品中各种元素受激发后，发 出各自的特征x射线， 通过对特征x射线的分 离和测量即可得到样鼎中各元素的含量。根 丁 7 ．，‘ _r 7 z-， 据分光原理的不同．x射线荧光分析可分为波 瞄包散x射线荧光分析(简称波谱分析)和能 量色散x射线荧光分析(简称能谱分析)两个 分支。前者根据不同元素的特征x射线具有不 同的波 ，利用晶体衍射，将不同波民的x射 线分开；后者根据不同的元素具有不同能量 这一特点利用多道脉冲幅度分析技术将不同 的元素所产生的脉冲信号分开， 达剑被测元 素定性 _定量分析的目的。这两类仪器从性 能和价格上比较，备有优缺点(见表1)。 小型多道x荧光波谱仪是80年代末开发出的 新型 I 业分析仪器，它采用波长色散x 射线 荧光分析技术，是大型多道x荧光波谱仪的 小型化仪器。从表1中我们可以番山它有如 特点：
1，皇占构简单、价格便宜。
2．分析精度高：其分析精度同人型波谱仪相 表1各种分析仪器的对比 项目 波谱仪 能谱仪 大型波谱仪 小型波潜仪 大型能谱仪 小型多 豢仪 大功率x光管(2- 小功率x 光管 激发源 小功率x光管(9- 小功率x光管或问 3kW) (200W) 5OW) 位素源 探测器 气体正比计数管 气体正比计数管 Si(LI)探测器(需液 气J6fl= 比计数管 氪冷却) 元素周期表中，从Na 元素周期表中，从Na 元素闱期表中，从Na 无法澳I Na． 柯 仆析元素 到U之．H]的所有元綮 到U之间的任意1O种 到U之间的所有元素 仪器迹无法制Mg 元素 分析精度 高 高 轻元索的分析精度 轻元素的分析楷度 低 低 分析时问 瓤， 视具体元素而 蜘，50．1帅s同时分 眭，400_6o0s同时分 I圭， 600-9帅S 时 定，一般5o．1O0s 析 析 分析 进Ll仪{!}} 昂贵 中挡价格 中档价格 _畦低 价格 20-40万美元 l o．15万美元 6—10万美死 3—5万荧冗 国产化 已国产化 国内正在研制 国产化 国产化 当，优于能谱仪。
3．分析时间短、操作简便：一个样 只需5O． 100s~P可同时完成各个元素的分析测试。
4．分析元素可任选：刚户可以根据生产需要 在订购仪器时指定所要分析的元素， 最多指 定1O种元素 一般水泥、玻璃等行业的 业 分析只需要分析少数儿个元素，使用小型波 谱仪相当经济。 5．小功率的x光管：x光管功率小(200w )． 无需火的供电系统和冷却系统，x光管使用寿 命长(6年以上)． 而大型波谱仪的x光管 (3000W)寿命平均约为1．5年。 Z-、小型多道x荧光波谱仪的应用 小型多道x荧光波谱仪以其优良的性能、 可靠准确的分析能力、以及低廉的价格．特 别适用于 业现场分析， 尤其是大中型水泥 厂、玻璃厂。 我国于1991年首次引进小型多道x荧光 波谱仪， 剑目前为 已有]：源、锦州、潍坊、 琉璃河、铜陵等二十多家水泥厂配置了进口 小型波谱仪，该类仪器以其快速准确的分析 能力，在生产及质量管理中发挥了重要作用， 使用效果显著。现介绍用英国Qx型小型多道 x荧光波谱仪对水泥生料样品进行的分析研究 情况。
1、样品制备 利用荧光x射线定量分析样品，需要尽一 切可能消除被分析样品的颗粒效应．并尽 减少元素间的相互干扰。将样品在高速振动 磨中研磨2rain，细度达0．08ram．然后称 9g， 以8t的压力压制成圆片。
2、分析时间：100s
3、分析精度 我们在故达两个多月的时问内．对同一 压片样品进行重复测量，其结果见表2。表3 为英国XR300大型能谱仪在半天山连续3O次 的重复测试结果．表4列出水泥化学分析国家 标准同一实验室所允许的误差。比较表2、表 3中的极差 I标准偏差， 可以看出，Qx两个 月的重复测量结果远远优于能谱仪 天的重 复测量结果．说明Ox的重复性 、}：=期稳定 性好；QX对轻元素Na2O、MgO、AI203的分 析精度远远好于能谱仪。从表2中偏著值与表 4中数值比较可以看山．OX重复测量的偏著 值均在国家标准所允许的误差范罔内。 表2：长期重复性结果(x) Na20 MGO ∞ sj0】 SOj O CaO Tl0】 Fe203 平均值 0 2s 096 2 7I 1l 36 0 2s 0．36 45．13 咀I4 339 最^ 位 O 29 0 78 2 7】 l1 46 0 28 0 36 45 20 014 3 42 最小位 0 21 0 75 2 66 ll 29 0I9 0 35 45 04 014 3 36 偏茬 004 0。2 0 05 010 006 0101 009 0 0 03 橙差 0 08 0∞ 0∞ 0I7 009 001 0I6 0 006 标准偏美 0022 Oo09 0016 0040 0 023 0．004 0∞9 0 0014 表3：×li30o大型能谱仪对水泥生料测量的分析精度(譬) MgO AI 0 SiO So ● Ca0 Tnl Fe 】 平均值 0 85 2 67 11,55 1 0【0 咀45 4273 ml8 l_49 标准偏茬 0 03 0．O4 0．06 l 0．04 0101 0．06 1 0．01 0 02 檄差 0．13 l 0A3 1 0．20 1 0．15 1 0．1)2 0．19 l 0．IB 005 表4；水泥化学分析同一实验室国家标准允许误差(譬) (6fl176--lgg6) N l MgO J AI ，l sI I so, I I CaO I m J ， ±幔I l±015 I±0 20 l±咀15 J±0 l± IU I ： i± l主 ! 4、分析准确度 表5列出QX仪器对生料样品的测定结 果， 同时也给出了其化学分析值， 化学分析 值是由中国水泥质量监督检验中心提供的。 从表5中可以看出， 仪器测定结果和化学分析 结果具有很好的一致性。根据国家标准不同 实验室之间允许误著统计，仪器结果对化学 结果的符合率除Si 为90．9％外，其余均达到 l00％ ；根据国家标准同一实验室之问允许误 差统计，Na20、SO]、K2O、TiO 、Fe2O3的 符合率为100％ ，MgO、AI2O3的符合率为 90．9％ ，SiO，、CaO的符合率为81．8％ 表5：仪器分析与化学分析结果对照表(％) 柞 法 Na20 MgO Al 】 sIq SO】 K、0 CaO 丁l Fe 01 化学 0I 5 0 69 2 28 9 30 009 0 27 47 37 0l_ I 8l QX 0I6 0 73 2 28 942 0I 6 0 26 47 20 012 l 8l 2 化学 0】4 0 75 2 26 9 71 0l4 0 28 46 86 0ll 2 54 QX 017 0 73 230 964 0l6 0 27 46 99 0l2 2 39 3 化学 0l6 0 66 2 76 ll 75 0 05 0驺 46】0 0l4 1 27 QX 014 0 72 2 57 ll 77 0 03 0 35 46 32 0l4 1 17 4 化拳 0Io 0 74 2 98 l_87 0l2 0 34 451 5 0l6 2 09 QX 0 24 0 77 3 00 lI 84 0l2 0 41 4496 0】6 21 8 5 化学 0 25 0 73 3 38 l2 98 0l 5 0 45 43 79 018 2 8,4 QX 0 27 0 77 3 09 I2 78 0I 5 0 44 4400 0l6 2 9l 6 化学 031 0 98 3 34 l4 36 024 0 50 42 46 0l 8 3 78 QX O 30 0 79 3 32 l4 25 0 2】 0 50 42 97 0l 8 3 63 化学 0 24 0 68 2 70 ll 26 O12 0 42 45 62 0l4 QX 0 23 0 77 2 90 l_27 0ll 0 39 45 21 0l5 1 9R 化学 0 22 0 8,4 2 38 9 86 0l6 0 31 46 70 0l3 2 31 QX 0l8 0 74 2 46 9 93 012 0 30 46 59 01 3 21 8 化学 0 26 0 88 2 61 lI 34 0 22 0 36 45I2 01 5 3 32 QX 0 2S 0 76 264 lI 34 0l9 0 3S 45 22 014 3 38 l0 化学 0 31 0 64 3 l3 66 0 09 0 5l 43 77 0l 8 Qx 0 30 0 79 3 6 l3 66 0 09 0 5I 43 59 0fS i 99 1． 化学 0 32 0 78 3 6l 】4 94 0】0 0 57 42 5l 0l9 2 32 QX 0 3l 0 79 3 63 1S】S 0】3 0 55 4249 0 20 2 49
无论是从分析时间、分析精度还是从分 析准确度以及K期稳定性来讲，小型多逆x荧 光波谱仪对水泥生料的分析完全可以满足水 泥生产控制的需要。除此之外， 它还可以与 I．业控制系统进行数据通讯，实现KH、N、P 三率值实时控制。特别席该指山， 根据“九 五” 国家科技攻关计划， 中国建材研究院止 在研制国产化的小型多道X荧光波谱仪。相信 不久的将来， 我国各水泥厂可以使川到国产 商品化的、高精度、低价格的小型波谱仪。