X射线荧光光谱法测定Fe2O3中的CI-
1引言
氧化铁(Fe2O3)俗称铁红,是软磁铁氧体生产主要原材料之一,在软磁铁氧体制造中氧体铁重量占65-85%,因此氧化铁化学、物理特性对软磁铁氧体的生成及最终电磁特性具有重要作用,一般情况下氧化铁纯度及杂质含量直接影响最终产品各项性能指标,使用纯度越高微量杂质越少的氧化铁更容易获取优良电磁性能,但纯度高杂质少原料价格高、来源少,给制造厂家带来困难。
软磁氧化铁目前主要有两种主流制备工艺:①传统方法—硫酸盐法②喷雾焙烧法(Spray Roasting)又称Ruthner法。Ruthner法生产氧化铁周期短、产量大、成本低、因而具有很强生命力和市场竞争优势,已占领了软磁用氧化铁中大部分市场份额,目前国内市场主要供货厂家包括:上海宝钢、台湾中钢、韩国EG、DONGBU、日本NKK等。
上述厂家都是采用Ruthner法生产氧化铁,工艺原理如下:
FeO+HCl→FeCl2+H2O
FeCl2+H2O+O2→Fe2O3+HCl(气) [氧化铁产生]
HCl(气)+H2O→HCl(液) [HCl回收]
从以上反应式可看出用此种方法制备氧化铁中必定含有Cl-,Cl-在Fe2O3生产过程中很难控制,与废酸液中FeCl2浓度(含量)、焙烧温度、气氛、粒子大小和水洗情况等各个环节都有很大关系。
Cl-在软磁铁氧体生产中具有很大副作用,严重影响最终产品各项性能指标,已成为软磁各生产厂家最关心的问题,由于各生产企业检验条件、手段不同,本文详细介绍了X射线荧光光谱法定量分析法具体建立过程,供各同行厂家探讨。
2实验部分
2.1仪器和试剂
a、日本理学ZSX100e型荧光光谱仪、端窗型铑靶X射线管、DELL计算机、日本理学光谱应用软件、40T自动压片机。
b、高纯Fe2O3(G.R级以上)、高纯NaCl(G.R级以上)
2.2测试条件优化
测试条件改变会造成测试结果不准确和测试重复性,经反复试验,优化测试条件如下:
a、管电压为30KV、管电流为80mA、Ar-CH4气流量为20ml/min、测量时间为40s
b、其它测试条件见表1
2.3标准样品制备
a、标样系列Cl-含量范围确定:一般标准样品中被测元素含量范围应覆盖所有被测样品,定量分析测试结果才更准确、重复性更好,故设定标准样系列时应在原被分析样品基础上稍作放大,根据被分析样品Fe2O3中Cl-含量确定配比标样中Cl-含量范围为:0.02%-0.29%。
b、基准试剂处理:高纯Fe2O3放入120℃烘箱中干燥2小时,高纯NaCl550℃灼烧30分钟,放入干燥器冷却备用。
c、确定标样个数为10个,按均匀分布原则设定各组分标样中被测组分理论含量,分别以0.03%递增,0.02,0.05,0.08,0.11,0.14,0.17,0.20,0.23,0.26,0.29。
d、采用高纯Fe2O3(G.R级以上)为母体,按理论计算值分别加入高纯NaCl(G.R级以上)(称量精度≥0.0002g,实际称量时可允许有少量偏差,以实际称量值为准计算标样系列含量),并用玛瑙研钵充分混合均匀,配成标样系列待用。
制样:调整压片机压力为20T,压力保持时间为30s,依次将标样系列制成φ30圆片状待测样品,将待测样品放入105℃烘箱中干燥30分钟,去除样品中水份,干燥完毕后放入干燥器中冷却备用(样品必需平整、光滑、无裂缝)。
2.4工作曲线建立
a、制备好标样系列样品放入光谱仪中,按定量分析曲线建立步骤建立“定量分析”方法。
b、按表1条件要求优化工作曲线测量条件,将标样实际计算值输入测试软件,设定样品为“旋转”,测试时间为40s测定对应样品强度。
根据上述步骤完成后工作曲线如图1所示:
2.5样品测量分析
回到测量主界面,直接调用2.4建立分析方法,即可快速实现Cl-含量快速分析检测。如图2所示:
2.6分析结果比较
根据2.4建立定量分析曲线按2.5分析要求测试结果如下:
a、重复性验证,见表2
b、与化学分析方法结果比较,见表3
3结束语
通过上述操作步骤和测试数据确定,此方法重复性好、准确度高、与化学分析法相比测试误差较小,符合行业标准要求,并且操作简单、分析速度快,是适合广大同行厂家普遍采用分析方法。
参考文献
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