赵征新

（天津天铁集团有限公司，河北056404）

0 引言

天铁公司中心化验室负责全公司进厂含铁物料、合金、辅料的化验分析工作。MXF-2400荧光光谱仪为日本岛津公司研制，X光管由美国VARIAN公司生产，在实际生产中能够对23%～72%的含铁物料的全铁、氧化钙、氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、钾、钠、砷、铅等元素的含量进行测定。实验室建立之初，化验的进厂含铁物料全铁品位多为50%多，品种较为单一，由于混改后技术、质量的全面提升，进厂物料的采购指标随之进行调整，其中含铁物料的全铁含量扩展到49%～69%的范围，因此给化验工作提出了新的要求。但是由于荧光光谱仪在测定含铁物料的过程中需要加内标（三氧化二钴），规避锰元素、三氧化二钴与全铁间的相互干扰后，才能完成全铁的精准测定，因此，以前的荧光仪工作曲线不能满足当前含铁物料的分析精度要求。

本文剖析了全铁成分分析误差的原因，发现以前的荧光仪工作曲线已不能完全满足现在含铁物料的分析精度要求，通过技术研发、课题攻关，自行配制高锰含铁标样，重新绘制了荧光仪工作曲线，并通过实践验证了荧光光谱仪按照新曲线分析全铁及锰元素含量的精准度。

1 荧光仪工作原理及存在的问题

1.1 荧光仪工作原理

从X光管发射出来的X射线照射到样品表面，试样中的组成元素就会发射出具有其特征波长的X射线（或称荧光X射线）。由于样品包含很多元素，所以发射出来的X射线是一束包含有很多特征X射线的混合光束。混合光束进入安装在试样周围的分光器，每个分光器只能分出特定波长的X射线，因此当混合光束进入分光器时，只有代表特定元素的特定波长的X射线才能被分光器的分光晶体反射出来。随后，特征X射线进入连接在分光器后面的检测器。被反射出来的特征X射线的强度与试样的元素含量成正比，这样，通过检测一定时间内X射线的量，就能计算出试样中元素的含量。各种元素的特征X射线能够同时进行检测、计算和记录。MXF2400荧光光谱仪结构见图1[1]。

图1 MXF2400荧光光谱仪结构图

图1 中：①转盘、②操作面板DPX-16、③冷却水供应单元CWC-16、④处理器RX-16、⑤检测器高压电源HVX-16、⑥电源PUX-16、⑦配电板。

1.2 目前荧光仪分析中存在的问题

1.2.1 原工作曲线已不适应当前含铁物料检验

为了精准测定每一个样品中各个元素的含量，首先要绘制适宜的X-荧光光谱仪工作曲线。天铁公司中心化验室X-荧光熔融分析矿粉，原来绘制的工作曲线所选取的标准样品锰元素的含量普遍偏低，因此不能对高锰的含铁物料中的全铁成分进行准确分析。因此进厂物料中的高锰的含铁物料需要交给化学检测室进行湿法分析，由于化验员较少，耗时较长，所以化验样品的数量受限。因此，无论是进厂物料的对外结算还是用化验数据来指导生产都有滞后的现象发生。

1.2.2 X-荧光光谱仪熔剂和标样量消耗过大

原X-荧光仪分析熔融样品过程中，分析一个含铁物料样品时，需要将7克四硼酸锂、1克碳酸锂、1克兰钴粉（三氧化二钴经过熔融处理）、0.8克试样完全熔融冷却后进行分析。化验室每天约熔融含铁物料样片300个，消耗的熔剂、兰钴粉和试样都比较多，造成熔剂和标样过多的浪费。

2 解决问题的方法及措施

2.1 绘制新的X-荧光光谱仪工作曲线

精富矿标样中的锰元素含量都比较低，考虑兼顾全铁与高锰元素的同时精准测定，作者自行研发、攻关配制出了高锰含量的精富矿标样（铁矿石标准样品与锰矿标样按比例称量混匀）加入到新绘制的工作曲线上去。然后通过软件中的“锰校正”达到规避锰元素、三氧化二钴与全铁间的相互干扰，最终实现锰元素含量在5.17%以下的所有精富矿准确测定全铁的目标。高锰含铁标样的配制表见表1。

表1 高锰含铁标样的配制表

将标准样品与化验室自行配置的高锰标样都用到绘制的荧光工作曲线上，利用系统自带的“锰校正”软件，达到低品位全铁与高含量锰元素同时测定的目的，经过多次验证，此方法完全适用，且能满足工序样品与进厂含铁物料的测定。锰校正示意图见图2。

图2 锰校正示意图见图

2.2 优化熔剂和标样的用量

经过反复试验，化验室将原熔融样品的称样量：7.0克四硼酸锂，1.0克碳酸锂，1.0克兰钴粉，0.8克试样，改变为现在的称样量：6.0克四硼酸锂，1.0克碳酸锂，0.6克兰钴粉，0.6克试样，在34B的铂金坩埚中进行熔融，熔融冷却后的玻璃样片，与MXF2400配置的标准试样盒相匹配（其试样盒掩蔽盖的内径是30 mm）。在不影响荧光仪分析试样且节能降耗的同时保障了化验结果的准确性。新旧熔样方法对比见表2。

表2 新旧熔样方法对比表

3 问题解决的效果

3.1 高锰含铁料全铁检测精准度提高

在改变样品的熔融方法（称样量进行调整），同时新的高锰含铁物料工作曲线投入使用后，待测样品分别用荧光新、旧工作曲线进行反复的不同人员比对，留样再测，标准样品验证，而且样品也用化学方法进行了测定，同时把样品送到邢台德龙钢铁有限公司的检测中心（通过CNAS认可的省级实验室）进行结果比对，比对结果都很理想。对比情况见表3。

表3 2020年05月29日荧光新、旧工作曲线消耗对比表

3.2 减少了熔剂和标样的用量

经过两个多月的研究、试验、比对，改进了称样方法，减少了熔剂、兰钴粉和标样的用量，按每年100 000～120 000个样品计算，每年能节省10～12万元。2020年上半年荧光检验工作量汇总见图3，2020年上半年原料消耗统计汇总见图4。

图3 2020年上半年荧光检验工作量汇总图

图4 2020年上半年原料消耗统计汇总图

改变试剂、兰钴称样量的新熔样方法从2020年05月开始试用，从统计数据来看，5月和6月，与旧的称样量方法相比较工作量每月增长了约25%，但化验试剂消耗却呈下降趋势，结果令人满意。受钢铁市场影响每年6～10月属于钢铁市场的旺季，因此下半年化验试剂消耗在节能降耗方面的优势更加凸显。新熔样方法年创效估算见表4。

表4 新熔样方法年创效估算表

4 结语

经对全铁成分分析误差原因的剖析，发现原荧光仪工作曲线、和熔融样品过程中的问题，通过天铁技术中心组织技术研发、课题攻关，自行配制高锰含铁标样等举措，重新绘制了荧光仪工作曲线并提出了新的熔融方法。实验结果表明新的熔融方法达到了公司降本增效的要求，高锰含铁物料新工作曲线的绘制完全满足了低品位、高锰含铁物料精准测定全铁含量的目的。在满足指导配矿、生产的同时避免了外购矿结算时产生的不必要成本损失，公平、公正、准确、高效地完成每一次化验任务。