应用X射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法与流程

应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法
技术领域
1.本技术涉及分析处理技术领域，尤其涉及一种应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法。


背景技术：

2.氟化镁作为电解生产的一种添加剂，通过添加氟化镁，能够增加电解质的表面张力，减少铝的再溶解损失以及促进电解质中碳渣分离。由于氟化镁中不仅包含mg和f，还包含fe2o3、sio2、so
42-等成分。目前，氟化镁的成分分析主要采用湿法化学分析，例如滴定法、分光光度法、重量法和原子吸收光谱法，其测试时间长且重复性不高。


技术实现要素：

3.本技术提供一种应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，应用波长色散x射线荧光光谱法对氟化镁中的fe2o3、sio2、so
42-、mg进行测定，该方法能够快速、准确地检测各成分含量，且具有良好的稳定性；本技术填补了用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的空白。
4.第一方面，本技术提供了一种应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，包括如下步骤：
5.(1)试样干燥：将试样烘干得到干燥试样；
6.(2)试样研磨：将(1)的干燥试样研磨得到试样粉末；
7.(3)试样压片：将(2)的试样粉末压制得到试样样片；
8.(4)使用标样样片建立x射线荧光光谱法的工作曲线；
9.(5)应用(4)的工作曲线测量(3)的试样样片，经x射线荧光光谱仪检测后，自动计算出所述试样样片中fe2o3、sio2、so
42-、mg的含量。
10.在其中一些实施例中，基于所述标样样片的总质量，fe2o3的质量百分含量为0.05～0.5％，sio2的质量百分含量为0.1～0.95％，so
42-的质量百分含量为0.01～1.65％，mg的质量百分含量为28～36％。即采购的标样样品中各组分的含量在上述范围内都可以制作工作曲线。
11.在其中一些实施例中，基于所述试样样片的总质量，fe2o3的质量百分含量为0.16～0.49％，sio2的质量百分含量为0.26～0.93％，so
42-的质量百分含量为0.05～1.65％，mg的质量百分含量为28～40％。可见，本技术对于氟化镁中的各组分的测量范围广。
12.在其中一些实施例中，在步骤(1)中，所述烘干的条件为：烘干温度108～112℃，烘干时间2～3h。
13.在其中一些实施例中，在步骤(2)中，研磨过程中将(1)的干燥试样放入碳化钨磨样盘，研磨1～2分钟，得到的所述试样粉末的平均粒度为d，满足：d≤325目；以及，在步骤(3)中，所述压制的条件为：压力t
′
为34～36t，保压时间t为28～32s。试样粉末的平均粒度以及压制条件均在合适范围内时，制备得到的试样样片的密实度合适，更利于测试结果准
确度的提升。这是因为x射线荧光强度与压制样品的压力和样品的颗粒大小有密切关系，对于多远体系而言，元素的强度与x射线管产生的原级x射线光谱、x射线荧光的吸收和增强效应有关，只有同时控制样品颗粒的粒径以及压制时的压力均在合适的范围，粒径与压力共同作用于获取合适的密实度，试样样片的密实度合适才能控制各组分元素的强度合适，元素的强度合适才能准确测试出结果。优选地，在步骤(2)中，满足：280目≤d≤300目；在步骤(3)中，所述压制的条件为：压力t
′
为35t，保压时间t为30s。
14.在其中一些实施例中，在步骤(4)中，建立工作曲线包括：(i)组分选择；(ii)标样样片含量输入(标样样片的制备方法可参照试样样片的制备方法)；(iii)优化测量条件；(iv)校准；在(iii)中，所述测量条件包括激发条件、光学系统以及2θ扫描条件；
15.fe2o3：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s2，晶体lif200，探测器sc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰57.514
°
，开始55.000
°
，结束59.000
°
，步长0.020
°
，时间0.2s，速度6
°
/min；此时，fe2o3的衍射强度合适，利于建立关于fe2o3的工作曲线，且曲线拟合度高，进而增强测量结果的准确度。
16.sio2：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s4，晶体pet，探测器pc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰109.038
°
，开始106.000
°
，结束112.000
°
，步长0.050
°
，时间0.5s，速度6
°
/min；此时，sio2的衍射强度合适，利于建立关于sio2的工作曲线，且曲线拟合度高，进而增强测量结果的准确度。
17.so
42-：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s4，晶体ge，探测器pc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰110.756
°
，开始107.000
°
，结束114.000
°
，步长0.050
°
，时间0.5s，速度6
°
/min；此时，so
42-的衍射强度合适，利于建立关于so
42-的工作曲线，且曲线拟合度高，进而增强测量结果的准确度。
18.mg：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s4，晶体rx-25，探测器pc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰38.644
°
，开始35.000
°
，结束42.000
°
，步长0.050
°
，时间0.2s，速度15
°
/min。此时，mg的衍射强度合适，利于建立关于mg的工作曲线，且曲线拟合度高，进而增强测量结果的准确度。
19.在其中一些实施例中，在(iv)中，所述校准是指使用比值法、线性公式、二次曲线公式、三次曲线公式或对数公式进行校准。具体见表1：
20.表1
[0021][0022]
其中，w是指浓度或薄膜厚度，i是x射线强度。本技术中的实施例主要使用线性(直
线)校准，在其他实施例中，还可以采用其他校准方法，只要保证校正因数≥0.995(数值约接近1测量结果越准确)，具体的校正方法视情况进行选择，本技术不做限定。当校准完成后，就可以进行样品测量。
[0023]
在其中一些实施例中，在步骤(5)中，经x射线荧光光谱仪检测的条件为：电压220v，p10气体压力≥1.0mpa，温度20～25℃，湿度≤70％，真空室温度36～37℃，二次冷却水体积≥3.6l，电导率≤2μs/cm。
[0024]
本技术一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：本技术提供了一种应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，应用波长色散x射线荧光光谱法对氟化镁中的fe2o3、sio2、so
42-、mg进行测定，通过控制试样样片的密实度以及选择合适的标样样片建立工作曲线，能够快速、准确地检测氟化镁中各成分的含量，且检测的稳定性好，填补了现有技术中用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的空白。
具体实施方式
[0025]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0026]
一种应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，包括如下步骤：(1)试样干燥：将试样烘干得到干燥试样；(2)试样研磨：将(1)的干燥试样研磨得到试样粉末；(3)试样压片：将(2)的试样粉末压制得到试样样片；(4)使用标样样片建立x射线荧光光谱法的工作曲线；(5)应用(4)的工作曲线测量(3)的试样样片，经x射线荧光光谱仪检测后，自动计算出所述试样样片中fe2o3、sio2、so
42-、mg的含量。本技术在检测过程中使用的仪器设备至少包括：x射线荧光光谱仪zsx primusⅱ、铑靶x射线管、环保型密封式制样粉碎机htzf-1b、碳化钨磨样盘、全自动压片机xcy-60sf。
[0027]
在一些实施例中，基于所述标样样片的总质量，fe2o3的质量百分含量为0.05～0.5％，sio2的质量百分含量为0.1～0.95％，so
42-的质量百分含量为0.01～1.65％，mg的质量百分含量为28～36％。
[0028]
示例性地，fe2o3的质量百分含量为0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％或上述任意两个值组成的范围。
[0029]
示例性地，sio2的质量百分含量为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、0.95％或上述任意两个值组成的范围。
[0030]
示例性地，so
42-的质量百分含量为0.01％、0.03％、0.05％、0.07％、0.09％、0.1％、0.5％、0.8％、0.9％、1.0％、1.3％、1.5％、1.65％或上述任意两个值组成的范围。
[0031]
示例性地，mg的质量百分含量为28％、30％、32％、34％、36％或上述任意两个值组成的范围。
[0032]
在一些实施例中，基于所述试样样片的总质量，fe2o3的质量百分含量为0.16～0.49％，sio2的质量百分含量为0.26～0.93％，so
42-的质量百分含量为0.05～1.65％，mg的质量百分含量为28～40％。
[0033]
示例性地，fe2o3的质量百分含量为0.16％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.49％或上述任意两个值组成的范围。
[0034]
示例性地，sio2的质量百分含量为0.26％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、0.93％或上述任意两个值组成的范围。
[0035]
示例性地，so
42-的质量百分含量为0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.65％或上述任意两个值组成的范围。
[0036]
示例性地，mg的质量百分含量为28％、30％、32％、34％、36％、38％、40％或上述任意两个值组成的范围。
[0037]
在步骤(4)中，参考试样样片的制备方法，将采购于国内5个不同厂家的氟化镁制备成5组标样样片，使用制备得到的5组标样样片建立x射线荧光光谱法的工作曲线，5组氟化镁标样样片的组分含量由郑州轻金属研究院检测得到，具体参数见表2：
[0038]
表2
[0039] 标样1标样2标样3标样4标样5mg28.18％35.1％33.72％31.91％33.52％sio20.19％0.59％0.93％0.11％0.49％fe2o30.37％0.49％0.34％0.24％0.055％so
42-0.029％0.012％1.63％0.099％0.037％
[0040]
在一些实施例中，在步骤(1)中，所述烘干的条件为：烘干温度108～112℃，烘干时间2～3h。具体地，将试样用四分法缩分后分为两份，一份作为封存样，另一份用于含量分析(不少于500g)，将分析用试样置于烘箱中在108～112℃温度下烘干2～3h，将烘干产物放入试剂瓶中存于干燥器中备用。
[0041]
示例性地，烘干温度为108℃、109℃、110℃、111℃、112℃或上述任意两个值组成的范围。
[0042]
示例性地，烘干时间为2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h或上述任意两个值组成的范围。
[0043]
在一些实施例中，在步骤(2)中，研磨过程中将(1)的干燥试样放入碳化钨磨样盘，研磨1～2分钟，得到的所述试样粉末的平均粒度为d，满足：d≤325目。优选地，满足：280目≤d≤300目。研磨完每一试样后，都要用无水乙醇将碳化钨磨样盘擦拭干净，然后用试样润洗磨样盘。
[0044]
示例性地，所述试样粉末的平均粒度d为280目、285目、290目、295目、300目或上述任意两个值组成的范围。
[0045]
在一些实施例中，在步骤(3)中，所述压制的条件为：压力t
′
为34～36t，保压时间t为28～32s。优选地，压力t
′
为35t，保压时间t为30s。将过筛后的研磨产物放入仪器中的模具内进行压制，每压完一个试样都要用无水乙醇将模具擦拭干净，用洗耳球将压制后的试样样片表面的粉末吹净，待测。
[0046]
示例性地，所述压力t
′
为34t、35t、36t或上述任意两个值组成的范围。
[0047]
示例性地，所述保压时间t为28s、29s、30s、31s、32s或上述任意两个值组成的范围。
[0048]
在一些实施例中，按照x射线荧光光谱仪zsx primusⅱ标准曲线制作程序制作氟化镁标样的工作曲线。具体地，在步骤(4)中，建立工作曲线包括：(i)组分选择；(ii)标样样片含量输入；(iii)优化测量条件；(iv)校准；在(iii)中，所述测量条件包括激发条件、光学
系统以及2θ扫描条件。其中，fe2o3：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s2，晶体lif200，探测器sc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰57.514
°
，开始55.000
°
，结束59.000
°
，步长0.020
°
，时间0.2s，速度6
°
/min；sio2：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s4，晶体pet，探测器pc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰109.038
°
，开始106.000
°
，结束112.000
°
，步长0.050
°
，时间0.5s，速度6
°
/min；so
42-：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s4，晶体ge，探测器pc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰110.756
°
，开始107.000
°
，结束114.000
°
，步长0.050
°
，时间0.5s，速度6
°
/min；mg：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s4，晶体rx-25，探测器pc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰38.644
°
，开始35.000
°
，结束42.000
°
，步长0.050
°
，时间0.2s，速度15
°
/min。
[0049]
在一些实施例中，在步骤(5)中，经x射线荧光光谱仪检测的条件为：电压220v，p10气体压力≥1.0mpa，温度20～25℃，湿度≤70％，真空室温度36～37℃，二次冷却水体积≥3.6l，电导率≤2μs/cm。之后由计算机软件计算含量并自动打印出检测结果。具体地，检查稳压器运行电压，使其稳定在220v。检查p10气体剩余量，不得低于1.0mpa。检查温湿度表读数，使其保持在正常范围内。温度：22℃左右；湿度：≤70％。检查仪器各指示灯是否正常，光谱仪、电脑显示器、主机系统.检查循环水系统的水位、水压、温度。检查真空室温度：36.5
±
0.5℃.检查二次冷却水体积≥3.6l，电导率≤2μs/cm。功率选择50kv-60ma。启动分析程序，进行分析检测，由计算机软件计算含量并自动打印出测量结果。
[0050]
以下将试样1～5分别采用传统的化学分析法进行分析并与本技术的检测结果进行对比。
[0051]
实施例：
[0052]
一、试样样片的制备
[0053]
(1)试样烘干
[0054]
将试样用四份法缩分后分成两份，一份作为封存样，另一份作为分析样(不少于500g)，将分析样置于烘箱中108～112℃温度下烘干2～3小时，得到干燥试样，将干燥试样放入试剂瓶中存于干燥器中备用。
[0055]
(2)试样研磨
[0056]
称取10g干燥试样放入碳化钨磨样盘，研磨1～2分钟，过筛，得到试样粉末。
[0057]
(3)试样压片
[0058]
将试样粉末放在模具中心位置的制样环内，检查参数：压力34～36t，保压时间28～32秒，压制，得到试样样片，用洗耳球将试样样片表面的粉末吹净，待用。
[0059]
试样1～5均采用上述方法制备得到试样压片1～5，试样处理过程中的参数见表3。
[0060]
表3
[0061][0062]
二、标样样片的制备
[0063]
(1
′
)标样烘干
[0064]
将标样用四份法缩分后分成两份，一份作为封存样，另一份作为分析样(不少于500g)，将分析样置于烘箱中110℃温度下烘干2小时，得到干燥标样，将干燥标样放入试剂瓶中存于干燥器中备用。
[0065]
(2
′
)标样研磨
[0066]
称取10g干燥标样放入碳化钨磨样盘，研磨1分钟，然后过筛，以使标样粉末的平均粒度≤300目，得到标样粉末。
[0067]
(3
′
)标样压片
[0068]
将标样粉末放在模具中心位置的制样环内，检查参数：压力35t，保压时间30秒，压制，得到标样样片，用洗耳球将标样样片表面的粉末吹净，待用。
[0069]
标样1～5均采用上述方法制备得到标样压片1～5。
[0070]
三、建立x射线荧光光谱法的工作曲线
[0071]
用(二)制备成的标样压片1～5建立x射线荧光光谱法的工作曲线，采用zsx primusⅱ型x射线荧光光谱仪(即x射线荧光光谱仪zsx primusⅱ)测定，各组分的测量条件见表4：
[0072]
表4
[0073][0074]
将标样样片1～5采用以上工作条件，在zsx primusⅱ型x射线荧光光谱仪上建立工作曲线，采用线性(直线)进行校准，校正因数≥0.995。
[0075]
四、试样的测定
[0076]
将(一)制备成的试样压片1～5依次放入zsx primusⅱ型x射线荧光光谱仪中，应用标样样片建立的x射线荧光光谱法工作曲线进行测量，由计算机软件自动计算出试样压片1～5中各成分的含量。测试后的结果见表5。
[0077]
表5
[0078][0079]
通过表5可以看出，本技术应用波长色散x射线荧光光谱法对氟化镁中的fe2o3、sio2、so
42-、mg进行测定，测定结果与现有技术的湿法化学分析法的检测结果基本一致，尤其是通过调整试样粉末的平均粒度以及压制压力在合适的范围，利于试样压片具有合适的密实度，使其能够更好地与x射线管配合，利于增强氟化镁中各组分的元素强度，进而增强测试的准确度，即本技术开创了一种检测氟化镁成分含量的新方法，且本技术所述的x射线荧光光谱法的做样速度快，准确度高且稳定性好，测量范围广，相比现有技术的湿法化学分析法，大大缩短了检测周期，且更环保。
[0080]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)试样干燥：将试样烘干得到干燥试样；(2)试样研磨：将(1)的干燥试样研磨得到试样粉末；(3)试样压片：将(2)的试样粉末压制得到试样样片；(4)使用标样样片建立x射线荧光光谱法的工作曲线；(5)应用(4)的工作曲线测量(3)的试样样片，经x射线荧光光谱仪检测后，自动计算出所述试样样片中fe2o3、sio2、so
42-、mg的含量。2.根据权利要求1所述的应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，其特征在于，基于所述标样样片的总质量，fe2o3的质量百分含量为0.05～0.5％，sio2的质量百分含量为0.1～0.95％，so
42-的质量百分含量为0.01～1.65％，mg的质量百分含量为28～36％。3.根据权利要求2所述的应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，其特征在于，基于所述试样样片的总质量，fe2o3的质量百分含量为0.16～0.49％，sio2的质量百分含量为0.26～0.93％，so
42-的质量百分含量为0.05～1.65％，mg的质量百分含量为28～40％。4.根据权利要求1所述的应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述烘干的条件为：烘干温度108～112℃，烘干时间2～3h。5.根据权利要求1所述的应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，其特征在于，在步骤(2)中，研磨过程中将(1)的干燥试样放入碳化钨磨样盘，研磨1～2分钟，得到的所述试样粉末的平均粒度为d，满足：d≤325目；在步骤(3)中，所述压制的条件为：压力t
′
为34～36t，保压时间t为28～32s。6.根据权利要求5所述的应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，其特征在于，在步骤(2)中，满足：280目≤d≤300目；在步骤(3)中，所述压制的条件为：压力t
′
为35t，保压时间t为30s。7.根据权利要求1所述的应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，其特征在于，在步骤(4)中，建立工作曲线包括：(i)组分选择；(ii)标样样片含量输入；(iii)优化测量条件；(iv)校准；在(iii)中，所述测量条件包括激发条件、光学系统以及2θ扫描条件；fe2o3：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s2，晶体lif200，探测器sc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰57.514
°
，开始55.000
°
，结束59.000
°
，步长0.020
°
，时间0.2s，速度6
°
/min；sio2：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s4，晶体pet，探测器pc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰109.038
°
，开始106.000
°
，结束112.000
°
，步长0.050
°
，时间0.5s，速度6
°
/min；so
42-：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s4，晶体ge，探测器pc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰110.756
°
，开始107.000
°
，结束114.000
°
，步长0.050
°
，时间0.5s，速度6
°
/min；mg：激发条件：靶材rh，管电压50kv，管电流60ma；光学系统：视野光栏30mm，准直器s4，晶体rx-25，探测器pc；2θ扫描条件：连续扫描，谱峰38.644
°
，开始35.000
°
，结束42.000
°
，步
长0.050
°
，时间0.2s，速度15
°
/min。8.根据权利要求1所述的应用x射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，其特征在于，在步骤(5)中，经x射线荧光光谱仪检测的条件为：电压220v，p10气体压力≥1.0mpa，温度20～25℃，湿度≤70％，真空室温度36～37℃，二次冷却水体积≥3.6l，电导率≤2μs/cm。

技术总结
本申请公开了一种应用X射线荧光光谱法检测氟化镁中成分含量的方法，涉及化工分析处理技术领域，包括如下步骤：(1)试样干燥：将试样烘干得到干燥试样；(2)试样研磨：将(1)的干燥试样研磨得到试样粉末；(3)试样压片：将(2)的试样粉末压制得到试样样片；(4)使用标样样片建立X射线荧光光谱法的工作曲线；(5)应用(4)的工作曲线测量(3)的试样样片，经X射线荧光光谱仪检测后，自动计算出所述试样样片中Fe2O3、SiO2、SO


技术研发人员：徐兴奎 于惠民 高晓沛 王艳艳
受保护的技术使用者：山东宏桥新型材料有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/28