耐材波长色散荧光光谱仪

ZSX Primus III +在耐火材料方面的应用

耐火材料及原料种类繁多，主要成分分析常有：SiO2、Al-O3、CaO、Fe2O3、MgO、NaO、KO等。只有知道原料的成分含量才可进行后面的配方生产，耐火浇注料的基本配方就是耐火骨料加上粉料和外加结合剂，不同配方的严格控制，决定了耐火浇注料的性能和强度。

（1）低水泥耐火浇注料：水泥加量在3-8%，氧化钙含量般在1-3%之间，氧化钙含量小于1.0%的浇注料称之为超低水泥浇注料，传统的普通耐火浇注料水泥含量高达10～30%，在低水泥浇注料中加入不同的骨料可以制成高铝低水泥浇注料、刚玉低水泥浇注料、铝镁尖晶石低水泥浇注料等；

（2）刚玉浇注料：是采用氧化铝含量大于 90%，以刚玉为骨料的耐火制品并配入适量的分散剂、促凝剂，按照的配方复合而成；

（3）耐酸浇注料是以硅酸钾为粘接剂，无机分子材料为固化剂，硅酸盐为耐酸填料多组份组成的具有耐酸力很强的新型防腐材料。耐酸浇注料的粉料主要采用硅石粉、铸石粉、瓷器粉、高硅质粘土熟料粉等；

（4）碳化硅耐火浇注料：用高纯的碳化硅原料作骨料，纯铝酸钙水泥及微粉做结合剂研制而成的碳化硅耐火浇注料，具有较高的高温强度和耐磨性，可浇注、喷涂及涂抹施工；

（5）莫来石耐火浇注料：是以优质多孔莫来石骨料为原料，外加细粉和添加剂搅拌成的耐火浇注料，莫来石浇注料使用温度高，可直接接触火焰工作衬使用，实现高温节能；单位容重轻，导热系数低，保温性能好，可快速烘炉，缩短烘炉工期，经济益显著。

（6）磷酸盐耐火浇注料：骨料和粉料为高铝质，黏土质，硅质和镁质等，需加入硬化剂，如活性氧化铝，滑石，氟化氨，碱性氯化铝，铝酸钙水泥等。利用理学全自动顺序扫描型X射线荧光光谱仪ZSX PrimusⅢ+，采用熔融制样的X射线荧光光谱法，分析耐火材料原料、配料及其制品的主次成分，是生产耐火材料制程控制的关键。

X射线荧光光谱分析法快速准确、可测元素含量宽、可测元素种类多。同时，玻璃熔融制样法可降低或消除矿物效应、组织效应和粒度效应对分析结果的影响，既能减少繁琐的样品化学前处理以避免对环境造成二次污染，又能多快好省地为企业节约成本。

1、X射线荧光光谱法测定石灰石中主次成分的含量

熔融制样X射线荧光光谱（XRF）法要求样品的烧失量基本一致，而常见石灰石的烧失量变化不大，因烧失量变化带来的影响有限。本文以市售石灰石、石灰岩标样，建立了熔融制样XRF分析石灰石中的CaO、SiOz、MgO和AlO3等主次元素的分析方法，并验证了该方法的准确性。

熔融制样  XRF  石灰石  烧失量

石灰石是重要的建筑材料和工业的原料，在玻璃制造、钢铁冶炼、制造纯碱、干燥剂等领域有大量的应用。石灰石主要成分是碳酸钙，在较高温度下会分解成氧化钙和二氧化碳，引起质量损失。

石灰石化学成分的检测，分为经典化学法和仪器分析法两大类。XRF法具有可测元素范围广、浓度范围宽，同时具有快速、准确、操作简单等特点，已广泛应用于多个行业的分析领域。熔融制样XRF法能消除试样的颗粒效应和矿物效应，减小基体效应对分析结果的影响，是准确度和重复性良好的分析方法。熔融制样要求样品的烧失量要基本一致，常见石灰石的烧失量在42%~44%之间，变化并不大，对分析准确度的影响有限。

本方法以市售石灰石、石灰岩标样，利用理学全自动顺序扫描型ZSX PrimusⅢ+X射线荧光光谱建立了石灰石的分析方法，并验证了该方法的准确性。

2、X射线荧光光谱法测定碳质材料中杂质元素

本文利用理学全自动顺序扫描型X射线荧光光谱仪ZSX PrimusⅢ+，采用玻璃熔片法制样，建立了测定耐火材料生产用碳质原料中杂质元素的方法。碳质材料经灼烧除碳，杂质元素会富集至灰分中，称量一定量的灰分与专用熔剂按一定比例混合，高温熔融制备成玻璃片，用X 荧光光谱仪进行测定。碳质材料的灰分与粘土化学成分类似，以粘土标样为基础建立工作曲线，工作曲线线性良好，相关系数r在0.9999以上，此方法可以准确测定碳质材料杂质元素化学成分，满足工业硅生产对碳质材料杂质成分的检测要求。

碳质材料  X射线荧光光谱仪 ZSX PrimusⅢ+  玻璃熔片法  耐火原料

耐火材料生产用的碳质材料包括烟煤、半焦、木炭、石油焦、石墨电极等多种以碳为基体的材料。这些碳质材料杂质的成分相对比较复杂，不同材料以及同一类材料不同产地成分不同，耐火材料生产中需要对碳质材料中主要杂质成分进行检测以便控制产品中杂质元素的含量。

碳质材料的主要杂质通常包括Fe-Ox、Al-Oa、CaO、K-O、Na-O、MnO、TiO-，SOx POs等，这些元素采用化学分析方法检测，操作流程非常复杂，分析速度很慢，无法满足生产需求，采用X射线荧光光谱法可以快速准确测定这些元素。

荧光分析方法有粉末压片法和玻璃熔片法等不同样品前处理方法，不同方法适用于不同种类的样品。粉末压片法一般是将样品在300kN左右的压力下直接加压成型，玻璃熔片法通常是将样品与熔剂按1：5~1：10的比例混合后高温熔融，制备成荧光分析用玻璃熔片。采用玻璃熔片法可以将不同类别的样品制备成统一的玻璃体，消除了结构对分析结果的影响，降低了共存元素之间的基体效应，分析结果准确度较高。碳质材料含有游离碳，不能直接熔融制样，需要将样品灼烧除碳后，利用灰分与熔剂按一定比例混合高温熔融制样。通过灼烧除碳处理后熔样还保证了熔样稀释比的一致性，进一步提高了分析结果的准确度。耐火材料生产用碳质材料灰分含量很低，灼烧除碳实际是对碳质材料杂质成分的富集，提高了方法的灵敏度。实验证明，此方法具有检测灵敏度高，分析结果准确等特点，非常适合碳质材料中杂质元素含量分析。

3、X射线荧光光谱法测试硅石中主次成分的含量

硅石样品和特定混合溶剂按合适比例混匀，加入合适脱模剂置于铂黄坩埚中，在高温熔融炉中熔融制成玻璃熔片，用X射线荧光光谱法（ZSX PrimusⅢ+）测试硅石样品化学成分SiOx Fe：Os、Al-O3、CaO、MgO、TiOMnO、P-Os、KO、NaO等元素，实验结果表明，该方法能消除矿物效应、组织效应和颗粒度效应对分析结果的影响，利用有含量梯度的硅石标样建立标准工作曲线，元素曲线线性良好，相关系数都在0.998以上，该分析方法的准确度和分析精度优于国标GB/T3404-82和GB/T7143-2010之规定要求。

 硅石 玻璃熔片 ZSX PrimusⅢ+

硅石是脉石英、石英岩、石英砂岩的总称。结晶硅石外观一般呈乳白色、灰白色、淡黄色以及红褐色。硅石的主要成分是二氧化硅，化学式为SiO，二氧化硅是制造各种玻璃、光导纤维、电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品和耐火材料的原料，也是石英耐火材料和烧制硅铁的主要原料。除此之外，二氧化硅还可以作为润滑剂，是一种优良的流动促进剂，主要作为润滑剂、抗黏剂、助流剂等，用途非常广泛。

对于硅石样品成分测定，多数采用传统的化学分析方法，分析周期长、污染环境，逐渐被仪器分析所替代。本文选用特定溶剂与硅石试样按一定比例混匀，在高温熔融炉中制成玻璃熔片，在X射线荧光仪器上建立工作曲线，经实验验证，该方法简单快速、准确可靠、方便可行。同时玻璃熔片法不仅能消除试样的矿物效应、组织效应和颗粒度效应，并且准确度和重复性良好。

4、X射线荧光光谱法测定黏土类样品主成分

参考标准《GB/T21114-2019耐火材料 X射线荧光光谱化学分析 熔铸玻璃片法》，建立了黏土类样品分析方法。将试样与专用熔剂按1：10比例混合，高温熔融制备成荧光分析用玻璃片，在X射线荧光光谱仪上进行测量。对烧失量影响、共存元素影响等分析条件进行了优化，以确保分析结果的可靠性。用标样灼烧基熔融制样建立工作曲线，工作曲线线性良好，正确度符合常规分析要求。对方法的精度及准确度进行了考察，分析结果优于标准要求。

 X射线荧光 黏土类 玻璃片

黏土又称粘土，是含砂粒很少、有黏性的土壤。一般的黏土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成。黏土是一种重要的矿物原料，由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成。黏土的化学成分除了硅和铝外，还包含少量钙、镁、铁、钾、钠等。黏土按性质和用途不同可分为陶瓷黏土、耐火黏土、砖瓦黏土和水泥黏土。耐火黏土中的硬质黏土用于制作高炉耐火材料，炼铁炉、热风炉、盛钢桶的衬砖、塞头砖等；在陶瓷工业中，硬质黏土和半硬质黏土可以作为制造日用陶瓷、建筑瓷和工业瓷的原材料；黏土还是生产水泥的主要原料之一。为了保护农业生产，保护环境，工业上使用的黏土已逐渐被页岩、砂岩、河泥、固废等替代。广义上能够提供硅、铝等主要化学成分的物料都可以作为黏土质原料供不同行业使用。

伴随着工业结构的变化，工业上使用的黏土质原料品种越来越多，化学成分也越来越复杂，化学成分的变化必然会影响生产工艺，为了保障生产工艺的正常运行，并生产出合格的工业产品，黏土质原料化学成分检测工作变得非常重要。经典的化学分析方法是比较成熟的检测方法，但往往由于分析速度慢、操作繁琐以及化学药品对环境的污染等因素，并不wanquan适合生产工艺过程控制的快速检测。为了满足工艺需求，我们参照耐火材料分析标准开发了X射线荧光光谱法分析粘土质材料的方法。X射线荧光光谱法具有快速准确等特点，是此类样品中主元素分析的有效手段。

参照《GB/T21114-2019耐火材料X射线荧光光谱化学分析熔铸玻璃片法》，将试样与熔剂按一定比例混合熔融制备成荧光分析用玻璃片，在X荧光光谱仪上进行测量。采用标样建立工作曲线，通过烧失量扣除、二次曲线及共存元素校正等方法优化分析方法，工作曲线线性良好。采用其中有代表性的标样对熔样精度及分析精度进行了考察，精度良好，标准样品测定结果与标准值比较，结果优于标准规定的误差要求。

5、X射线荧光光谱熔片法分析硅微粉主成分

试样和特定溶剂按一定比例混匀，放入铂黄坩埚中，在高温熔融炉中熔融制成玻璃熔片，用理学全自动顺序扫描型X射线荧光光谱仪ZSX PrimusⅢ+分析硅微粉中主成分 SiOz、Al-O3、CaO、MgO、FeO、TiO、MnO、KO、NaO等元素，实验结果表明，该方法能消除矿物效应、组织效应和颗粒度效应的影响，提高了硅微粉分析方法的准确度。

玻璃熔片  理学全自动顺序扫描型X射线荧光光谱仪ZSX PrimusⅢ+  硅微粉

硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料。由于它具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热系数高、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，被广泛用于耐火材料的硅质及半硅质原料、化工、电子、集成电路（IC）、电器、塑料、涂料、高级油漆、橡胶、国防等领域。

根据其用途硅微粉分为以下几类：普通硅微粉、电工级硅微粉、电子级硅微粉系列、熔融石英硅微粉、超细石英硅微粉、.纳米硅微粉。尤其是电子级硅微粉，主要用于集成电路、电子元件行业；而纳米硅微粉，作为纳米材料中的重要一员，已经成为传统产品的提档升级换代的新型材料。

硅微粉的成分测定，以前多数是采用传统的湿法分析方法，分析周期长、污染环境；逐渐被仪器分析所替代。X荧光光谱玻璃熔片法不仅能消除试样的矿物效应、组织效应和颗粒度效应，并且准确度和重复性良好。本方法选用特定溶剂与试样按照比例混匀，在高温熔融炉中制成玻璃熔片，在X射线荧光光谱仪器上建立工作曲线，经实验验证，该方法简单快速、准确可靠、方便可行。

6、X射线荧光光谱分析高岭土中的成分含量（ZSX PrimusⅢ+）

将高岭土粉碎后熔融制成玻璃熔片，使用理学全自动顺序扫描型X射线荧光光谱仪ZSX PrimusⅢ+建立工作条件分析高岭土中的 Al2O3、SiO2、Fe2O3、KO、NaO、CaO、MgO、TiO含量。该方法操作简单，能够很好地消除矿物效应、组织效应和颗粒度效应，提高了高岭土成分分析方法的准确度。

玻璃熔片法 X射线荧光光谱仪 高岭土成分分析

高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。因呈白色而又细腻，又称白云土。因江西省景德镇高岭村而得名。其质纯的高岭土呈洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。其矿物成分主要由高岭石、埃洛石、水云母、伊利石、以及石英、长石等矿物组成。高岭土用途十分广泛，主要用于造纸、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、颜料、砂轮、铅笔、日用化妆品、肥皂、农药、医药、纺织、石油、化工、建材、国防等工业部门。高岭土类矿物是由高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等高岭石簇矿物组成，主要矿物成分是高岭石。

传统化学法逐渐被X射线荧光光谱法所取代。ZSX分析法具有可测元素范围广、浓度范围宽，具有快速、准确、操作简单、保护环境等优点，已广泛用于多个行业的分析检测。ZSX玻璃熔片法可消除试样的矿物效应、组织效应和颗粒效应，准确度和重复性良好。

本方法采用玻璃熔片法制样，在理学全自动顺序扫描型X射线荧光光谱仪ZSX PrimusⅢ+上建立工作曲线进行分析，经实验验证，该方法简单快速、准确可靠、方便可行。

7、X射线荧光光谱法分析铝质耐火材料

采用X射线荧光光谱仪熔融玻璃片法测定高铝耐火材料中元素，具有较高的耐火度，耐压强度和荷重软化温度，用来砌筑各种大型高炉，如炼钢炉，热风炉，电炉，回转窑等热工设备的高温部位。采用熔剂大比例稀释熔融样品，消除了样品的粒度和成分的不均匀性等影响，消除了矿物效应大大降低了共存元素的干扰，精密度好，准确度高，分析速度快，应用范围广。

X射线荧光光谱仪 高铝耐火材料 熔融玻璃片法

铝质耐火材料，是指以Al-O3为主要材质的耐火材料，又称高铝质耐火材料，主要是指 Al-Os 含量大于 48%的硅酸铝质耐火材料统称为高铝质耐火材料，有铝矾土，刚玉，粘土等。按 Al：O 含量的多少划分为三个等级：1） I等：w（Al-Os）>75%；2）Ⅱ等w（Al-OJ=60%~75%； 3） Ⅲ等：w（Al-O3）=4896~60%。根据矿物组成分为：低莫来石及莫来石质（w（Al-O3）=4896～71.896）、莫来石-刚玉质及刚玉-莫来石质（w（AlO）=71.8%～95%）、刚玉质（w（AlO）=95%～100%）（注：刚玉质品是指以刚玉为主晶相的耐火制品，不同文献对Al203含量的限定范围不同，有些文献指出刚玉制品是指AlO大于90%的高铝质制品）。在w（AlO）小于71.8%的范围内，随W （Al-Oa）含量的增加，高铝质制品中主晶相莫来石增加：在w（Al-O-）大干71.8%的范围内，随Al-Oa含量的增加，莫来石数量减少而刚玉数量增加。制品的耐火性随Al-Oa含量提高而提高。

耐火材料成分分析有传统的化学分析方法和仪器分析方法，采用X射线荧光光谱法相对传统的化学分析方法具有分析速度快、稳定性好等显著特点，在保证标样合适、分析方法正确的前提下准确度良好。X射线荧光光谱法分析耐火材料的方法已经普遍应用于各大钢厂、耐火材料企业以及检测机构等，在使用过程中存在一些容易被忽视的问题，可能造成分析结果的偏差。通过对操作细节的把控可以提高检测准确度，从而保证分析结果的可靠性。

8、X射线荧光光谱分析硅质耐火材料

本文参照《耐火材料-X射线荧光光谱化学分析-熔铸玻璃片法》（GB/T21114-2019）标准，使用X射线荧光光谱仪ZSX PrimusⅢ+对硅质耐火材料进行了定量分析，并进行了检出限、重复性、精确度试验，建立了一种方便快捷的硅质耐火材料荧光定量分析方法。

波长色散型X射线荧光光谱法 硅质耐火材料 熔铸玻璃片法

硅质耐火材料，是指以二氧化硅为主要成分的耐火材料。其主晶相为鳞石英和方石英，基质为石英玻璃相。如含氧化硅在93%以上的耐火材料，属于酸性耐火材料。主要有烧成普通硅砖、高密度高纯硅砖、含铬硅砖、熔融石英制品和不烧砖、硅质捣料等。硅质耐火材料具有良好的高温抗酸性渣侵蚀的能力（但与碱性熔渣起化学反应）和很高的荷重软化温度，广泛用于砌焦炉、炼钢炉、电炉、加热炉、玻璃熔窑和耐火材料烧成窑的炉衬。制高硅砖用硅质原料要求SiO2>96%。主要有害组分Al203、Fe203、K20、Na20总量小于496，含量高则严重地降低硅砖的耐火度。有工业价值的硅质耐火材料主要是晶质型石英，如α和β石英、鳞石英和方石英等。

9、X射线荧光光谱分析高镁质耐火材料

采用X射线荧光光谱仪熔融玻璃片法测定镁质耐火材料中元素，以镁砂及镁石标样建立工作曲线，可用于分析多种镁质耐火材料。玻璃熔片法消除和减小了矿物结构、样品粒度等对分析结果的影响，不同类别的镁质耐火材料可以采用统一的分析方法；考虑到烧失量对分析结果的影响，对制样方法进行了优化，提高了分析结果的准确度；不同类别的镁质样品采用了有差异的样品前处理方法，使得所有此类样品可以共用一套工作曲线。本方法适用于镁砂、镁石、镁砖等多种镁质耐火材料及其原料的分析。

X射线荧光光谱仪  镁质耐火材料 玻璃熔片法

耐火材料应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、石化、机械、锅炉、轻工、电力、军工等国民经济的各个领域，是保证上述产业生产运行和技术发展不可少的基本材料，在高温工业生产发展中起着不可替代的重要作用。镁质耐火材料由于具有耐火性能高、高温强度大和抗碱性熔渣浸蚀的特点，成为冶金行业中广泛应用的辅料之一。镁质耐火材料是以菱镁矿、海水镁砂和白云石等作为原料，采用不同的工艺烧制而成，其氧化镁含量在80%以上，属于碱性耐火材料。镁质耐火材料可分为冶金镁砂和镁质制品两大类。依化学组成及用途可分为冶金镁砂、镁砖、镁硅砖、镁铝砖、镁钙砖、镁碳砖及其它品种等。影响镁质耐火材料性能的主要因素是其化学成分，其性能受CaO/SiO比和杂质的影响很大。为了保证产品质量，生产中需要对MgO、CaO、SiO2、Fe2O3等成分进行检测。

耐火材料成分分析有传统的化学分析方法和仪器分析方法，采用X射线荧光光谱法相对传统的化学分析方法具有分析速度快、稳定性好等显著特点，在保证标样合适、分析方法正确的前提下准确度良好。X射线荧光光谱法分析耐火材料的方法已经普遍应用于各大钢厂、耐火材料企业以及检测机构等，在使用过程中存在一些容易被忽视的问题，可能造成分析结果的偏差。通过对操作细节的把控可以提高检测准确度，从而保证分析结果的可靠性。

附：涉及的相关标准

●   GB/T21114-2007耐火材料 X射线荧光光谱化学分析-熔铸玻璃片法

·  GB/T 40915-2021 X射线荧光光谱法测定钠钙硅玻璃中 SiOx AlOx Fe：Ox KO、NaO、CaO、MgO含量

●  GB/T3404-1982硅质玻璃原料化学分析方法

·  GB/T7143-2010铸造用硅砂化学分析方法

·  GBT14563-2-20高岭土及其试验方法

·  GB/T4734-1996陶瓷材料及制品化学分析方法

·   GB/T6901.2或GB/T6901.3硅微粉中二氧化硅的测定

·  GB/T6901.5或GB/T6901.6硅微粉中氧化铝的测定

·   GB/T14506.11-1993 邻二氮杂菲光度法测定三氧化二铁量

●   GB/T6901.8硅微粉中氧化钙和氧化镁的测定

●   GB/T14506.11-1993 火焰原子吸收分光光度法测定氧化钾和氧化钠量

·  GB/T3404-1982硅质玻璃原料化学分析方法

●  GB/T7143-2010铸造用硅砂化学分析方法

ZSX Primus III +   上照型WDXRF

固体 液体 粉末 薄膜 合金的元素分析

Rigaku ZSX Primus III +以很少的标准在各种样品类型中快速定量测定从氧气（O）到铀（U）的主要和次要原子元素。耐材波长色散荧光光谱仪

ZSX Primus III +具有创新的光学上述配置。由于样品室的维护，再也不用担心被污染的光束路径或停机时间。光学元件以上的几何结构消除了清洁问题并延长了使用时间。

高精度样品定位

样品的高精度定位确保样品表面与X射线管之间的距离保持恒定。这对于要求高精度的应用很重要，例如合金分析。ZSX Primus III +采用dute的光学配置进行高精度分析，旨在限度地减少样品中非平坦表面引起的误差，如熔融珠和压制颗粒

使用EZ-scan软件的SQX基本参数

EZ扫描允许用户在未事先设置的情况下分析未知样品。节省时间功能只需点击几下鼠标并输入样品名称。结合SQX基本参数软件，它可以提供最准确，最快速的XRF结果。SQX能够自动校正所有的矩阵效应，包括线重叠。SQX还可以校正光电子（光和超轻元素），不同气氛，杂质和不同样品尺寸的二次激发效应。使用匹配库和wanmei的扫描分析程序可以提高准确度。

特征

· 元素从O到U的分析

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· 光管在上方的光学器件使污染问题最小化（dujia）

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· 占地面积小，使用较少宝贵的实验室空间

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· 高精度样品定位

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· 特殊光学元件减少了弯曲的样品表面造成的误差

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· 统计过程控制软件工具（SPC）

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· 疏散和真空泄漏率可以优化吞吐量

耐材波长色散荧光光谱仪