X 射线荧光法测定锌锭中铝、铁、铅、镉含量

余锦杨，嵇 龙，李永武，周 露，方利红

（马钢股份有限公司检测中心 安徽马鞍山 243000）

锌锭在工业上应用很广，是钢铁制品防锈镀层、制造电池极板、印刷用锌板、某些机械零件及制造各种合金的重要材料［1］。 如今伴随着热镀锌工艺的发展，钢铁企业对于镀锌产品的质量要求越来越高。 快速准确的分析出铝、铁、铅、镉含量，可为生产线调整镀液的成分，获得镀层最佳性能提供可靠的依据［2］。 传统的化学分析法存在操作繁琐，检测周期长等不足之处［3］。 试样从接收到数据报出至少需要四十分钟，不能满足钢厂高效率生产的需求。 因此，经过大量的比对实验，我们建立一种用X 射线荧光测定锌锭中铝、铁、铅、镉含量的方法，本方法的检验周期约为十分钟，且操作简单，结果准确，能够为钢厂高效稳定生产提供充分保障。

1 实验部分

1.1 实验仪器和试剂

波长色散X 射线荧光光谱仪（帕纳科PW4400／40 型）、铣床（南京和澳HX－MZ）、P10 气体（90%氩气＋10%甲烷）。

1.2 样品及样品处理

试样选取直径为40 mm，厚度为20 mm 的圆柱形样品，用铣床进行铣削，试样表面应没有裂纹、夹杂和气孔，为防止样品表面的Al 被氧化，铣削好的样品应立即用X 射线荧光光谱仪检测。 Al 的氧化时间与分析结果见图1。

图1 制样后的等待时间对样品表面Al 含量的影响趋势

1.3 实验条件

首先确定Al、Fe、Pb、Cd 元素的分析谱线，然后选择对应的分光晶体、探测器、X 光管电压、电流以及测量时间，本方法推荐的相应参数见表1。

表1 推荐的元素测量条件

1.4 仪器校准曲线的绘制

以待测组分的含量为横坐标，其特征谱线强度为纵坐标来建立校准曲线，选用合适的校准模式校正，进行曲线回归。 曲线参数见表2。

表2 线性回归方程、相关系数

2 结果与讨论

2.1 铣床铣削参数确定实验

为了确定径程、转速等铣削参数对Al、Fe、Cd、Pb 分析强度的影响，分别在径程50 mm／min，转速800 r／min；径程150 mm／min，转速550 r／min；径程250 mm／min，转速300 r／min 三类条件下铣削同一块锌锭试样，经实验得知：当径程为50 mm／min，转速为800 r／min 时，Al、Fe、Cd、Pb 强度的RSD 最小，表明在该参数下样品具有较好的表面光洁度。

2.2 块状样品均匀性分析实验

为了解块状样品在不同深度的元素分布情况，对同一样品在不同深度下逐次分析10 次，得到Al、Fe、Cd、Pb 强度的RSD 分别为：0.727283485、0.198153158、0.771086429、0.459336069，表明即使在不同的深度下，同一块锌锭试样的元素分布也是均匀的。

2.3 分析准确度实验

2.3.1 与锌锭标准样品的标准值比对结果

选用含量具有一定梯度的锌锭标准样品进行分析，分析结果见表3。

表3 准确度试验

由表3 可获得本方法中Al、Fe、Cd、Pb 的测定范围，见表4。

表4 元素的测定范围

2.3.2 与ICP 法比对结果

选取12 块未知样品用ICP 法测定Al、Fe、Cd、Pb 含量，然后与X 射线荧光法测定的结果进行对比，结果见表5。

表5 X 射线荧光测定结果与化学分析值比较

由表3、5 可以看出，本方法的准确度较高，可应用于日常的生产检验。

2.4 允许差测定实验

为获得本方法中Al、Fe、Pb、Cd 的允许差，首先将A、B 两块状样品在铣床上分别逐次铣削测定10 次，然后计算出本方法的允许差，结果见表6。

表6 允许差范围表

3 结论

通过大量的分析比对实验，可以说明X 荧光法能够分析锌锭中铝、铁、镉、铅元素的含量；相比于传统的ICP 方法，其操作简易，分析周期短（由原先40 分钟的分析周期缩短为至10 分钟内），结果准确，适合日常生产中的大批量检测，并大大提高了工作效率。

相较于传统的检测方法，本方法极大地降低了检测成本，每年减少成本约13.46 万元，同时减少了酸、碱化学试剂的使用，降低了废液的排放，符合了节能减排、低碳生产的现代化企业要求。

由于砂带制样无法完全去除样品表面的凹面和夹杂，且加工过程中易使样品温度过高，氧化样品表面的Al，造成分析结果不准确，故本方法推荐铣床制样，并通过大量实验确定了刀片型号、转速、进刀径程、进刀量参数，充分满足了X 射线荧光法分析的需要。

为防止样品中的Al 被氧化，样品加工完成后需立即分析，以免对分析结果造成影响。