ZSX Primus III +在耐火材料方面的應用

耐火材料及原料種類繁多，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進行后面的配方生產，耐火澆注料的基本配方就是耐火骨料加上粉料和外加結合劑，不同配方的嚴格控制，決定了耐火澆注料的性能和強度。

（1）低水泥耐火澆注料：水泥加量在3-8%，氧化鈣含量般在1-3%之間，氧化鈣含量小于1.0%的澆注料稱之為超低水泥澆注料，傳統的普通耐火澆注料水泥含量高達10～30%，在低水泥澆注料中加入不同的骨料可以制成高鋁低水泥澆注料、剛玉低水泥澆注料、鋁鎂尖晶石低水泥澆注料等；

（2）剛玉澆注料：是采用氧化鋁含量大于 90%，以剛玉為骨料的耐火制品并配入適量的分散劑、促凝劑，按照的配方復合而成；

（3）耐酸澆注料是以硅酸鉀為粘接劑，無機分子材料為固化劑，硅酸鹽為耐酸填料多組份組成的具有耐酸力很強的新型防腐材料。耐酸澆注料的粉料主要采用硅石粉、鑄石粉、瓷器粉、高硅質粘土熟料粉等；

（4）碳化硅耐火澆注料：用高純的碳化硅原料作骨料，純鋁酸鈣水泥及微粉做結合劑研制而成的碳化硅耐火澆注料，具有較高的高溫強度和耐磨性，可澆注、噴涂及涂抹施工；

（5）莫來石耐火澆注料：是以優質多孔莫來石骨料為原料，外加細粉和添加劑攪拌成的耐火澆注料，莫來石澆注料使用溫度高，可直接接觸火焰工作襯使用，實現高溫節能；單位容重輕，導熱系數低，保溫性能好，可快速烘爐，縮短烘爐工期，經濟益顯著。

（6）磷酸鹽耐火澆注料：骨料和粉料為高鋁質，黏土質，硅質和鎂質等，需加入硬化劑，如活性氧化鋁，滑石，氟化氨，堿性氯化鋁，鋁酸鈣水泥等。利用理學全自動順序掃描型X射線熒光光譜儀ZSX PrimusⅢ+，采用熔融制樣的X射線熒光光譜法，分析耐火材料原料、配料及其制品的主次成分，是生產耐火材料制程控制的關鍵。

X射線熒光光譜分析法快速準確、可測元素含量寬、可測元素種類多。同時，玻璃熔融制樣法可降低或消除礦物效應、組織效應和粒度效應對分析結果的影響，既能減少繁瑣的樣品化學前處理以避免對環境造成二次污染，又能多快好省地為企業節約成本。

1、X射線熒光光譜法測定石灰石中主次成分的含量

熔融制樣X射線熒光光譜（XRF）法要求樣品的燒失量基本一致，而常見石灰石的燒失量變化不大，因燒失量變化帶來的影響有限。本文以市售石灰石、石灰巖標樣，建立了熔融制樣XRF分析石灰石中的CaO、SiOz、MgO和AlO3等主次元素的分析方法，并驗證了該方法的準確性。

熔融制樣  XRF  石灰石  燒失量

石灰石是重要的建筑材料和工業的原料，在玻璃制造、鋼鐵冶煉、制造純堿、干燥劑等領域有大量的應用。石灰石主要成分是碳酸鈣，在較高溫度下會分解成氧化鈣和二氧化碳，引起質量損失。

石灰石化學成分的檢測，分為經典化學法和儀器分析法兩大類。XRF法具有可測元素范圍廣、濃度范圍寬，同時具有快速、準確、操作簡單等特點，已廣泛應用于多個行業的分析領域。熔融制樣XRF法能消除試樣的顆粒效應和礦物效應，減小基體效應對分析結果的影響，是準確度和重復性良好的分析方法。熔融制樣要求樣品的燒失量要基本一致，常見石灰石的燒失量在42%~44%之間，變化并不大，對分析準確度的影響有限。

本方法以市售石灰石、石灰巖標樣，利用理學全自動順序掃描型ZSX PrimusⅢ+X射線熒光光譜建立了石灰石的分析方法，并驗證了該方法的準確性。

2、X射線熒光光譜法測定碳質材料中雜質元素

本文利用理學全自動順序掃描型X射線熒光光譜儀ZSX PrimusⅢ+，采用玻璃熔片法制樣，建立了測定耐火材料生產用碳質原料中雜質元素的方法。碳質材料經灼燒除碳，雜質元素會富集至灰分中，稱量一定量的灰分與專用熔劑按一定比例混合，高溫熔融制備成玻璃片，用X 熒光光譜儀進行測定。碳質材料的灰分與粘土化學成分類似，以粘土標樣為基礎建立工作曲線，工作曲線線性良好，相關系數r在0.9999以上，此方法可以準確測定碳質材料雜質元素化學成分，滿足工業硅生產對碳質材料雜質成分的檢測要求。

碳質材料  X射線熒光光譜儀 ZSX PrimusⅢ+  玻璃熔片法  耐火原料

耐火材料生產用的碳質材料包括煙煤、半焦、木炭、石油焦、石墨電極等多種以碳為基體的材料。這些碳質材料雜質的成分相對比較復雜，不同材料以及同一類材料不同產地成分不同，耐火材料生產中需要對碳質材料中主要雜質成分進行檢測以便控制產品中雜質元素的含量。

碳質材料的主要雜質通常包括Fe-Ox、Al-Oa、CaO、K-O、Na-O、MnO、TiO-，SOx POs等，這些元素采用化學分析方法檢測，操作流程非常復雜，分析速度很慢，無法滿足生產需求，采用X射線熒光光譜法可以快速準確測定這些元素。

熒光分析方法有粉末壓片法和玻璃熔片法等不同樣品前處理方法，不同方法適用于不同種類的樣品。粉末壓片法一般是將樣品在300kN左右的壓力下直接加壓成型，玻璃熔片法通常是將樣品與熔劑按1：5~1：10的比例混合后高溫熔融，制備成熒光分析用玻璃熔片。采用玻璃熔片法可以將不同類別的樣品制備成統一的玻璃體，消除了結構對分析結果的影響，降低了共存元素之間的基體效應，分析結果準確度較高。碳質材料含有游離碳，不能直接熔融制樣，需要將樣品灼燒除碳后，利用灰分與熔劑按一定比例混合高溫熔融制樣。通過灼燒除碳處理后熔樣還保證了熔樣稀釋比的一致性，進一步提高了分析結果的準確度。耐火材料生產用碳質材料灰分含量很低，灼燒除碳實際是對碳質材料雜質成分的富集，提高了方法的靈敏度。實驗證明，此方法具有檢測靈敏度高，分析結果準確等特點，非常適合碳質材料中雜質元素含量分析。

3、X射線熒光光譜法測試硅石中主次成分的含量

硅石樣品和特定混合溶劑按合適比例混勻，加入合適脫模劑置于鉑黃坩堝中，在高溫熔融爐中熔融制成玻璃熔片，用X射線熒光光譜法（ZSX PrimusⅢ+）測試硅石樣品化學成分SiOx Fe：Os、Al-O3、CaO、MgO、TiOMnO、P-Os、KO、NaO等元素，實驗結果表明，該方法能消除礦物效應、組織效應和顆粒度效應對分析結果的影響，利用有含量梯度的硅石標樣建立標準工作曲線，元素曲線線性良好，相關系數都在0.998以上，該分析方法的準確度和分析精度優于國標GB/T3404-82和GB/T7143-2010之規定要求。

 硅石 玻璃熔片 ZSX PrimusⅢ+

硅石是脈石英、石英巖、石英砂巖的總稱。結晶硅石外觀一般呈乳白色、灰白色、淡黃色以及紅褐色。硅石的主要成分是二氧化硅，化學式為SiO，二氧化硅是制造各種玻璃、光導纖維、電子工業的重要部件、光學儀器、工藝品和耐火材料的原料，也是石英耐火材料和燒制硅鐵的主要原料。除此之外，二氧化硅還可以作為潤滑劑，是一種優良的流動促進劑，主要作為潤滑劑、抗黏劑、助流劑等，用途非常廣泛。

對于硅石樣品成分測定，多數采用傳統的化學分析方法，分析周期長、污染環境，逐漸被儀器分析所替代。本文選用特定溶劑與硅石試樣按一定比例混勻，在高溫熔融爐中制成玻璃熔片，在X射線熒光儀器上建立工作曲線，經實驗驗證，該方法簡單快速、準確可靠、方便可行。同時玻璃熔片法不僅能消除試樣的礦物效應、組織效應和顆粒度效應，并且準確度和重復性良好。

4、X射線熒光光譜法測定黏土類樣品主成分

參考標準《GB/T21114-2019耐火材料 X射線熒光光譜化學分析 熔鑄玻璃片法》，建立了黏土類樣品分析方法。將試樣與專用熔劑按1：10比例混合，高溫熔融制備成熒光分析用玻璃片，在X射線熒光光譜儀上進行測量。對燒失量影響、共存元素影響等分析條件進行了優化，以確保分析結果的可靠性。用標樣灼燒基熔融制樣建立工作曲線，工作曲線線性良好，正確度符合常規分析要求。對方法的精度及準確度進行了考察，分析結果優于標準要求。

 X射線熒光 黏土類 玻璃片

黏土又稱粘土，是含砂粒很少、有黏性的土壤。一般的黏土都由硅酸鹽礦物在地球表面風化后形成。黏土是一種重要的礦物原料，由多種水合硅酸鹽和一定量的氧化鋁、堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物組成。黏土的化學成分除了硅和鋁外，還包含少量鈣、鎂、鐵、鉀、鈉等。黏土按性質和用途不同可分為陶瓷黏土、耐火黏土、磚瓦黏土和水泥黏土。耐火黏土中的硬質黏土用于制作高爐耐火材料，煉鐵爐、熱風爐、盛鋼桶的襯磚、塞頭磚等；在陶瓷工業中，硬質黏土和半硬質黏土可以作為制造日用陶瓷、建筑瓷和工業瓷的原材料；黏土還是生產水泥的主要原料之一。為了保護農業生產，保護環境，工業上使用的黏土已逐漸被頁巖、砂巖、河泥、固廢等替代。廣義上能夠提供硅、鋁等主要化學成分的物料都可以作為黏土質原料供不同行業使用。

伴隨著工業結構的變化，工業上使用的黏土質原料品種越來越多，化學成分也越來越復雜，化學成分的變化必然會影響生產工藝，為了保障生產工藝的正常運行，并生產出合格的工業產品，黏土質原料化學成分檢測工作變得非常重要。經典的化學分析方法是比較成熟的檢測方法，但往往由于分析速度慢、操作繁瑣以及化學藥品對環境的污染等因素，并不wanquan適合生產工藝過程控制的快速檢測。為了滿足工藝需求，我們參照耐火材料分析標準開發了X射線熒光光譜法分析粘土質材料的方法。X射線熒光光譜法具有快速準確等特點，是此類樣品中主元素分析的有效手段。

參照《GB/T21114-2019耐火材料X射線熒光光譜化學分析熔鑄玻璃片法》，將試樣與熔劑按一定比例混合熔融制備成熒光分析用玻璃片，在X熒光光譜儀上進行測量。采用標樣建立工作曲線，通過燒失量扣除、二次曲線及共存元素校正等方法優化分析方法，工作曲線線性良好。采用其中有代表性的標樣對熔樣精度及分析精度進行了考察，精度良好，標準樣品測定結果與標準值比較，結果優于標準規定的誤差要求。

5、X射線熒光光譜熔片法分析硅微粉主成分

試樣和特定溶劑按一定比例混勻，放入鉑黃坩堝中，在高溫熔融爐中熔融制成玻璃熔片，用理學全自動順序掃描型X射線熒光光譜儀ZSX PrimusⅢ+分析硅微粉中主成分 SiOz、Al-O3、CaO、MgO、FeO、TiO、MnO、KO、NaO等元素，實驗結果表明，該方法能消除礦物效應、組織效應和顆粒度效應的影響，提高了硅微粉分析方法的準確度。

玻璃熔片  理學全自動順序掃描型X射線熒光光譜儀ZSX PrimusⅢ+  硅微粉

硅微粉是一種無毒、無味、無污染的無機非金屬材料。由于它具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導熱系數高、高絕緣、低膨脹、化學性能穩定、硬度大等優良的性能，被廣泛用于耐火材料的硅質及半硅質原料、化工、電子、集成電路（IC）、電器、塑料、涂料、高級油漆、橡膠、國防等領域。

根據其用途硅微粉分為以下幾類：普通硅微粉、電工級硅微粉、電子級硅微粉系列、熔融石英硅微粉、超細石英硅微粉、.納米硅微粉。尤其是電子級硅微粉，主要用于集成電路、電子元件行業；而納米硅微粉，作為納米材料中的重要一員，已經成為傳統產品的提檔升級換代的新型材料。

硅微粉的成分測定，以前多數是采用傳統的濕法分析方法，分析周期長、污染環境；逐漸被儀器分析所替代。X熒光光譜玻璃熔片法不僅能消除試樣的礦物效應、組織效應和顆粒度效應，并且準確度和重復性良好。本方法選用特定溶劑與試樣按照比例混勻，在高溫熔融爐中制成玻璃熔片，在X射線熒光光譜儀器上建立工作曲線，經實驗驗證，該方法簡單快速、準確可靠、方便可行。

6、X射線熒光光譜分析高嶺土中的成分含量（ZSX PrimusⅢ+）

將高嶺土粉碎后熔融制成玻璃熔片，使用理學全自動順序掃描型X射線熒光光譜儀ZSX PrimusⅢ+建立工作條件分析高嶺土中的 Al2O3、SiO2、Fe2O3、KO、NaO、CaO、MgO、TiO含量。該方法操作簡單，能夠很好地消除礦物效應、組織效應和顆粒度效應，提高了高嶺土成分分析方法的準確度。

玻璃熔片法 X射線熒光光譜儀 高嶺土成分分析

高嶺土是一種非金屬礦產，是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。因呈白色而又細膩，又稱白云土。因江西省景德鎮高嶺村而得名。其質純的高嶺土呈潔白細膩、松軟土狀，具有良好的可塑性和耐火性等理化性質。其礦物成分主要由高嶺石、埃洛石、水云母、伊利石、以及石英、長石等礦物組成。高嶺土用途十分廣泛，主要用于造紙、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡膠填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、顏料、砂輪、鉛筆、日用化妝品、肥皂、農藥、醫藥、紡織、石油、化工、建材、國防等工業部門。高嶺土類礦物是由高嶺石、地開石、珍珠石、埃洛石等高嶺石簇礦物組成，主要礦物成分是高嶺石。

傳統化學法逐漸被X射線熒光光譜法所取代。ZSX分析法具有可測元素范圍廣、濃度范圍寬，具有快速、準確、操作簡單、保護環境等優點，已廣泛用于多個行業的分析檢測。ZSX玻璃熔片法可消除試樣的礦物效應、組織效應和顆粒效應，準確度和重復性良好。

本方法采用玻璃熔片法制樣，在理學全自動順序掃描型X射線熒光光譜儀ZSX PrimusⅢ+上建立工作曲線進行分析，經實驗驗證，該方法簡單快速、準確可靠、方便可行。

7、X射線熒光光譜法分析鋁質耐火材料

采用X射線熒光光譜儀熔融玻璃片法測定高鋁耐火材料中元素，具有較高的耐火度，耐壓強度和荷重軟化溫度，用來砌筑各種大型高爐，如煉鋼爐，熱風爐，電爐，回轉窯等熱工設備的高溫部位。采用熔劑大比例稀釋熔融樣品，消除了樣品的粒度和成分的不均勻性等影響，消除了礦物效應大大降低了共存元素的干擾，精密度好，準確度高，分析速度快，應用范圍廣。

X射線熒光光譜儀 高鋁耐火材料 熔融玻璃片法

鋁質耐火材料，是指以Al-O3為主要材質的耐火材料，又稱高鋁質耐火材料，主要是指 Al-Os 含量大于 48%的硅酸鋁質耐火材料統稱為高鋁質耐火材料，有鋁礬土，剛玉，粘土等。按 Al：O 含量的多少劃分為三個等級：1） I等：w（Al-Os）>75%；2）Ⅱ等w（Al-OJ=60%~75%； 3） Ⅲ等：w（Al-O3）=4896~60%。根據礦物組成分為：低莫來石及莫來石質（w（Al-O3）=4896～71.896）、莫來石-剛玉質及剛玉-莫來石質（w（AlO）=71.8%～95%）、剛玉質（w（AlO）=95%～100%）（注：剛玉質品是指以剛玉為主晶相的耐火制品，不同文獻對Al203含量的限定范圍不同，有些文獻指出剛玉制品是指AlO大于90%的高鋁質制品）。在w（AlO）小于71.8%的范圍內，隨W （Al-Oa）含量的增加，高鋁質制品中主晶相莫來石增加：在w（Al-O-）大干71.8%的范圍內，隨Al-Oa含量的增加，莫來石數量減少而剛玉數量增加。制品的耐火性隨Al-Oa含量提高而提高。

耐火材料成分分析有傳統的化學分析方法和儀器分析方法，采用X射線熒光光譜法相對傳統的化學分析方法具有分析速度快、穩定性好等顯著特點，在保證標樣合適、分析方法正確的前提下準確度良好。X射線熒光光譜法分析耐火材料的方法已經普遍應用于各大鋼廠、耐火材料企業以及檢測機構等，在使用過程中存在一些容易被忽視的問題，可能造成分析結果的偏差。通過對操作細節的把控可以提高檢測準確度，從而保證分析結果的可靠性。

8、X射線熒光光譜分析硅質耐火材料

本文參照《耐火材料-X射線熒光光譜化學分析-熔鑄玻璃片法》（GB/T21114-2019）標準，使用X射線熒光光譜儀ZSX PrimusⅢ+對硅質耐火材料進行了定量分析，并進行了檢出限、重復性、精確度試驗，建立了一種方便快捷的硅質耐火材料熒光定量分析方法。

波長色散型X射線熒光光譜法 硅質耐火材料 熔鑄玻璃片法

硅質耐火材料，是指以二氧化硅為主要成分的耐火材料。其主晶相為鱗石英和方石英，基質為石英玻璃相。如含氧化硅在93%以上的耐火材料，屬于酸性耐火材料。主要有燒成普通硅磚、高密度高純硅磚、含鉻硅磚、熔融石英制品和不燒磚、硅質搗料等。硅質耐火材料具有良好的高溫抗酸性渣侵蝕的能力（但與堿性熔渣起化學反應）和很高的荷重軟化溫度，廣泛用于砌焦爐、煉鋼爐、電爐、加熱爐、玻璃熔窯和耐火材料燒成窯的爐襯。制高硅磚用硅質原料要求SiO2>96%。主要有害組分Al203、Fe203、K20、Na20總量小于496，含量高則嚴重地降低硅磚的耐火度。有工業價值的硅質耐火材料主要是晶質型石英，如α和β石英、鱗石英和方石英等。

9、X射線熒光光譜分析高鎂質耐火材料

采用X射線熒光光譜儀熔融玻璃片法測定鎂質耐火材料中元素，以鎂砂及鎂石標樣建立工作曲線，可用于分析多種鎂質耐火材料。玻璃熔片法消除和減小了礦物結構、樣品粒度等對分析結果的影響，不同類別的鎂質耐火材料可以采用統一的分析方法；考慮到燒失量對分析結果的影響，對制樣方法進行了優化，提高了分析結果的準確度；不同類別的鎂質樣品采用了有差異的樣品前處理方法，使得所有此類樣品可以共用一套工作曲線。本方法適用于鎂砂、鎂石、鎂磚等多種鎂質耐火材料及其原料的分析。

X射線熒光光譜儀  鎂質耐火材料 玻璃熔片法

耐火材料應用于鋼鐵、有色金屬、玻璃、水泥、陶瓷、石化、機械、鍋爐、輕工、電力、軍工等國民經濟的各個領域，是保證上述產業生產運行和技術發展不可少的基本材料，在高溫工業生產發展中起著不可替代的重要作用。鎂質耐火材料由于具有耐火性能高、高溫強度大和抗堿性熔渣浸蝕的特點，成為冶金行業中廣泛應用的輔料之一。鎂質耐火材料是以菱鎂礦、海水鎂砂和白云石等作為原料，采用不同的工藝燒制而成，其氧化鎂含量在80%以上，屬于堿性耐火材料。鎂質耐火材料可分為冶金鎂砂和鎂質制品兩大類。依化學組成及用途可分為冶金鎂砂、鎂磚、鎂硅磚、鎂鋁磚、鎂鈣磚、鎂碳磚及其它品種等。影響鎂質耐火材料性能的主要因素是其化學成分，其性能受CaO/SiO比和雜質的影響很大。為了保證產品質量，生產中需要對MgO、CaO、SiO2、Fe2O3等成分進行檢測。

耐火材料成分分析有傳統的化學分析方法和儀器分析方法，采用X射線熒光光譜法相對傳統的化學分析方法具有分析速度快、穩定性好等顯著特點，在保證標樣合適、分析方法正確的前提下準確度良好。X射線熒光光譜法分析耐火材料的方法已經普遍應用于各大鋼廠、耐火材料企業以及檢測機構等，在使用過程中存在一些容易被忽視的問題，可能造成分析結果的偏差。通過對操作細節的把控可以提高檢測準確度，從而保證分析結果的可靠性。

附：涉及的相關標準

●   GB/T21114-2007耐火材料 X射線熒光光譜化學分析-熔鑄玻璃片法

·  GB/T 40915-2021 X射線熒光光譜法測定鈉鈣硅玻璃中 SiOx AlOx Fe：Ox KO、NaO、CaO、MgO含量

●  GB/T3404-1982硅質玻璃原料化學分析方法

·  GB/T7143-2010鑄造用硅砂化學分析方法

·  GBT14563-2-20高嶺土及其試驗方法

·  GB/T4734-1996陶瓷材料及制品化學分析方法

·   GB/T6901.2或GB/T6901.3硅微粉中二氧化硅的測定

·  GB/T6901.5或GB/T6901.6硅微粉中氧化鋁的測定

·   GB/T14506.11-1993 鄰二氮雜菲光度法測定三氧化二鐵量

●   GB/T6901.8硅微粉中氧化鈣和氧化鎂的測定

●   GB/T14506.11-1993 火焰原子吸收分光光度法測定氧化鉀和氧化鈉量

·  GB/T3404-1982硅質玻璃原料化學分析方法

●  GB/T7143-2010鑄造用硅砂化學分析方法

ZSX Primus III +   上照型WDXRF

固體 液體 粉末 薄膜 合金的元素分析

Rigaku ZSX Primus III +以很少的標準在各種樣品類型中快速定量測定從氧氣（O）到鈾（U）的主要和次要原子元素。耐材波長色散熒光光譜儀

ZSX Primus III +具有創新的光學上述配置。由于樣品室的維護，再也不用擔心被污染的光束路徑或停機時間。光學元件以上的幾何結構消除了清潔問題并延長了使用時間。

高精度樣品定位

樣品的高精度定位確保樣品表面與X射線管之間的距離保持恒定。這對于要求高精度的應用很重要，例如合金分析。ZSX Primus III +采用dute的光學配置進行高精度分析，旨在限度地減少樣品中非平坦表面引起的誤差，如熔融珠和壓制顆粒

使用EZ-scan軟件的SQX基本參數

EZ掃描允許用戶在未事先設置的情況下分析未知樣品。節省時間功能只需點擊幾下鼠標并輸入樣品名稱。結合SQX基本參數軟件，它可以提供最準確，最快速的XRF結果。SQX能夠自動校正所有的矩陣效應，包括線重疊。SQX還可以校正光電子（光和超輕元素），不同氣氛，雜質和不同樣品尺寸的二次激發效應。使用匹配庫和wanmei的掃描分析程序可以提高準確度。

特征

· 元素從O到U的分析

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· 光管在上方的光學器件使污染問題最小化（dujia）

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· 占地面積小，使用較少寶貴的實驗室空間

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· 高精度樣品定位

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· 特殊光學元件減少了彎曲的樣品表面造成的誤差

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· 統計過程控制軟件工具（SPC）

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· 疏散和真空泄漏率可以優化吞吐量

耐材波長色散熒光光譜儀