样片制备在X荧光法测煤灰成分中的应用

摘 要：通过对X荧光法测定煤灰成分时常用的熔片法和压片法两种制备样品方式进行对比研究，确定在满足精密度时两者的有效适用范围，针对不同煤样选择不同制样方式，提高分析效率为工艺生产快速提供数据。

关键词：X荧光法;煤灰成分;熔片法;压片法

Abstract：Through the comparative study of two sample preparation methods， i.e. fusion plate method and compression plate method， which are commonly used in the determination of coal ash composition by X-ray fluorescence method， the effective scope of application of the two methods is determined when the precision is met. Different sample preparation methods are selected according to different samples， so as to improve the analysis efficiency and provide data for rapid process production.

Key words：X-Ray Spectrometric Analysis;coal ash composition;Fuse plate;Tabletting

0 引言

煤灰成分復杂，主要由硅、铝、铁、钛、钙、镁、硫、钾、钠等元素的氧化物与盐类组成。灰成分分析时关系气化炉安全稳定运行的重要依据，根据灰分成分可大致判断出煤的矿物成分;初步判断煤炭的熔融温度。

我国煤灰成分分析方法主要依据《GB/T1574-2007煤灰成分分析方法》进行。但该标准方法中采用滴定法、原子吸收法等手工操作为主，十多种元素分开测定，一个样品需要消耗四到五天时间，无法及时为工艺生产提供数据参考。目前行业内普遍采用X-荧光光谱法进行测定，该方法可同时对煤灰中十几种待测元素同时扫描，分析速度快，操作简便。

X-荧光法测定时样片制备有熔片法和压片法，用两种方法对不同硅铝比的原料煤种、配煤系列进行分析比对，研究其应用范围。

1 试验部分

1.1 试验煤样

①陕西地区高硅铝比煤;②陕西地区高硅铝比矸石;③山西地区低硅铝比煤;④中硅铝比配煤;⑤煤灰成分分析国家标准物质。

1.2 仪器与试剂

①仪器：马弗炉、X-荧光光谱仪（荷兰帕纳科AxiosmaX）、

熔样机、铂黄坩埚及模具、压片机及模具、分析天平（感量0.1mg）;②试剂：助熔剂（四硼酸锂：偏硼酸锂为2：1）、硼酸、脱模剂（碘化铵）、无水乙醇。

1.3 灰样的制备

取一定量粒度小于0.2mm的分析煤样于灰皿中，使每平方厘米不超过0.15g，将灰皿送入温度不超过100℃的马弗炉中，在自然通风和炉门留有15mm左右缝隙的条件下，用30min缓慢升温至500℃，在此温度下保持30min后，升至（815±10）℃，在此温度下灼烧2h，取出冷却后，将灰样研磨至全部通过0.1mm标准筛。样品应立即制备分析样片，如不能及时制备样片，则在使用前于（815±10）℃再灼烧1h。

1.4 样片制备

1.4.1 熔片法

铂黄坩埚中称取0.7000g灰样、7.000g助溶剂，用玻璃棒搅拌均匀后，在熔样机上约1000℃下熔融5min，摇摆10min，加入适量脱模剂，将熔融试样快速倒在已预热的铂金模具中，水平静置冷却为玻璃圆片，将熔片倒出后在非检测面贴标签并放于干燥器中待检。

制备的样品应表面平整、光滑，出现未熔物、结晶或气泡时，应丢弃或重新进行熔融。

1.4.2 压片法

将压片机用无水乙醇擦拭干净并风干后，放好模具。取适量灰样均匀放入模具底部然后放入一定量硼酸，在（35～40）t压力下保持20秒，制成具有一定厚度的圆片。

制备的样品应表面平整、光滑，若未压实仍有灰样掉落，应当重新制备新样片。

1.5 标准曲线绘制

选用煤灰成分分析国家标准样品GSB06-2119-2007（煤灰1#）、GSB06-2120-2007（煤灰2#）、GSB06-2122-2007（煤灰4#）、GSB06-2123-2007（煤灰5#）、GSB06-2182-2008（煤矸石）、GSB06-2928-2012（煤灰8#）分别按照上文所述方法用熔片法和压片法制备相应的系列样片，然后将样品装入测量杯中，按照仪器说明书对各元素的X-荧光强度进行测量，绘制标准曲线。

1.6 样品测量

将选用的几种原料煤/矸石及配煤样品按照上文所述方法用熔片法和压片法制备相应的样片，然后将样品装入测量杯中，按照仪器说明书对各元素进行测量。同时，煤样用《GB/T1574-2007煤灰成分分析方法》（以下简称化学法）进行准确性验证。

2 实验结果与分析

2.1 实验结果

见表1-表4。

2.2 结果分析

由上述试验结果可以看出，对于低硅铝比的山西煤和中硅铝比的混配煤，采用熔片和压片制样后的X荧光测定与国标规定的仲裁化学法相差不大，且都在误差允许范围内，而对于高硅铝比的陕西煤及矸石，熔片后测定还能满足化学法的误差，但压片法则硅铝含量出现较大偏差，且通过数据发现，各元素变大还是变小没有线性关系。

3 结语

①使用X荧光法测定煤灰成分比原来化学法测定大大节省时间、减少操作步骤，可以为工业生产及时提供数据;②测定低硅铝比及中硅铝比煤样时，压片法制备样片和熔片法制备样片对于X荧光法最终测定煤灰成分都有较高准确性，但压片法用时5min即可完成制备，相比30min的熔片可提高效率，可以优先选择压片法;③测定高硅铝比样品时，应使用熔片法制备样片，而压片法制备的样片偏差较大，数据不准确。

参考文献：

[1]姜新其，陈丽华.X射线荧光光谱法在煤灰成分检测中的应用[J].煤质技术，2015（3）：40.

[2]朱春要，年季强，陆娜萍，周强，顾锋.X射线荧光光谱法测定煤灰成分的改进[J].理化检验（化学分册），2013（4）： 439-441+444.

[3]孙凤伟.煤气化技术研究与发展[J].辽宁化工，2010（05）：74-76+105.

[4]王东飞.适合潞安煤质特性的气化技术选择[J].煤，2011 （09）.

作者简介：

郭亮（1985- ），本科学历，应用化学专业，现于山西潞安煤基清洁能源有限责任公司从事分析化验工作。