李云龍，劉佳

（1.天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣056404；2.天津天鐵冶金集團(tuán)技術(shù)中心，河北涉縣056404）

轉(zhuǎn)爐渣壓片分析法基體效應(yīng)消減方法

李云龍1，劉佳2

（1.天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣056404；2.天津天鐵冶金集團(tuán)技術(shù)中心，河北涉縣056404）

為使轉(zhuǎn)爐渣壓片法分析結(jié)果更加及時(shí)和可靠，遴選實(shí)際生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)爐渣樣品作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的替代品，繪制分析曲線，并校正，分析轉(zhuǎn)爐渣成分，通過(guò)優(yōu)化部分樣品制備環(huán)節(jié)的條件參數(shù)，消減了基體干擾因素對(duì)分析結(jié)果的影響，保證了轉(zhuǎn)爐渣分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

轉(zhuǎn)爐渣；壓片法；基體效應(yīng)；遴選；消減

1 引言

隨著鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)工藝的不斷升級(jí)和冶煉技術(shù)的不斷提高，冶煉過(guò)程中對(duì)延長(zhǎng)冶煉爐齡，保護(hù)爐況有了更高的認(rèn)識(shí)和要求。因此，對(duì)轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的分析，及時(shí)將分析數(shù)據(jù)反饋給現(xiàn)場(chǎng)冶煉工序，在冶煉工藝控制中具有重大的意義。

由于轉(zhuǎn)爐冶煉周期緊湊，要求轉(zhuǎn)爐渣的分析結(jié)果能及時(shí)、準(zhǔn)確上傳并指導(dǎo)煉鋼進(jìn)行濺渣護(hù)爐等工藝調(diào)整，因此，轉(zhuǎn)爐渣的日常分析常用X射線熒光光譜壓片分析法監(jiān)控。壓片分析法樣品制備、分析時(shí)間短，能夠很好滿足日常大量的爐渣樣品分析工作。但是，由于在繪制壓片法分析曲線時(shí)所用到的轉(zhuǎn)爐渣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐渣樣品的生產(chǎn)工藝不同，造成壓片分析時(shí)的基體效應(yīng)干擾。該類型干擾雖然在優(yōu)化爐渣研磨時(shí)間、篩分粒徑壓片時(shí)間、掃描分析時(shí)間等參數(shù)后，能夠得到一定程度的控制，但實(shí)際效果不顯著，分析結(jié)果波動(dòng)幅度較大，數(shù)據(jù)可靠性嚴(yán)重降低，甚至不能作為工藝調(diào)整依據(jù)。

通過(guò)大量試驗(yàn)、數(shù)據(jù)收集、篩選分析，發(fā)現(xiàn)采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)樣品替代國(guó)家轉(zhuǎn)爐渣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，作為壓片法分析曲線繪制的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，可以最大限度地消減基體效應(yīng)干擾，使得分析結(jié)果穩(wěn)定、可靠，且利于轉(zhuǎn)爐渣的長(zhǎng)期監(jiān)控工作。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器和測(cè)量條件

Simultix12型X射線熒光光譜儀；Rigaku分析軟件；ZMD振動(dòng)研磨機(jī)；YYJ-60壓片機(jī)；直徑40 mmPVC環(huán)；

160目分樣篩。

由于轉(zhuǎn)爐渣樣品中雜質(zhì)元素多，且含量都較高，本文只測(cè)定轉(zhuǎn)爐渣中CaO、SiO2、MgO、MnO、Al2O3、P2O5、TFe等主要化學(xué)元素，將主要化學(xué)元素以下稱之為分析元素。為了得到各分析元素，盡可能高的計(jì)數(shù)率和好的峰背比，獲得較高的測(cè)量精度和較低的檢出限，故對(duì)各分析元素的測(cè)量條件進(jìn)行了仔細(xì)優(yōu)化選擇[1]。

其測(cè)量條件見(jiàn)表1。

2.2 壓片法與化學(xué)法分析轉(zhuǎn)爐渣樣品結(jié)果對(duì)比

用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)繪制分析曲線并校正，分析轉(zhuǎn)爐渣樣品與化學(xué)法分析結(jié)果對(duì)比，見(jiàn)表2。

表1 分析元素的測(cè)量條件

表2 分析結(jié)果對(duì)比/%

由表2可知，壓片法與化學(xué)法分析轉(zhuǎn)爐渣樣品，二者的結(jié)果相差較大，原因在于壓片法分析時(shí)受到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)數(shù)量、元素含量范圍、分析曲線覆蓋范圍（標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)少，不利于曲線繪制和元素含量范圍全覆蓋）、曲線校正效果（標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)少，校正時(shí)個(gè)別元素線性不太好）、樣品制備條件、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與實(shí)際轉(zhuǎn)爐渣樣品生產(chǎn)工藝不同所產(chǎn)生的基體效應(yīng)等多因素干擾，造成分析結(jié)果偏差較大，而化學(xué)法分析采用酸溶等措施，保證了樣品充分溶解，分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠[1]。

由于化學(xué)法分析時(shí)間長(zhǎng)，不適用轉(zhuǎn)爐渣的快速、準(zhǔn)確分析，因此，采用壓片法時(shí)就必須克服和消減以上因素對(duì)分析結(jié)果的干擾，才能達(dá)到分析要求。

2.3 日常生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐渣元素含量范圍

為解決表2中出現(xiàn)的問(wèn)題，首先需要了解實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)爐渣各個(gè)元素含量范圍分布情況，只有充分掌握了爐渣中元素含量分布情況，才能更好地挑選標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)并繪制分析曲線。

轉(zhuǎn)爐渣樣品的篩選應(yīng)具有代表性，而一般轉(zhuǎn)爐爐況正常時(shí)所取爐渣樣品成分含量范圍基本一致代表性差，不具備進(jìn)一步繪制曲線所需的高低標(biāo)要求。因此，可選擇在轉(zhuǎn)爐爐況異常或爐料加入量等工藝發(fā)生變化的情況下進(jìn)行收集，通過(guò)3個(gè)月的轉(zhuǎn)爐渣收集，共收集生產(chǎn)爐渣樣品200份，做初步分析后，根據(jù)成分含量分布情況，遴選一批轉(zhuǎn)爐渣樣品，作為后期曲線繪制的前期準(zhǔn)備。

2.4 轉(zhuǎn)爐渣樣品的化學(xué)法定值

為確定轉(zhuǎn)爐渣樣品各個(gè)元素的準(zhǔn)確含量，必須采取一種可靠的分析方法進(jìn)行定值，目前可選的方法有熔融法和化學(xué)法兩種，因熔融法操作復(fù)雜，定值過(guò)程中容易引入不必要的誤差，而化學(xué)法采用酸溶措施，樣品能夠充分溶解，分析結(jié)果更為準(zhǔn)確、可靠。

因此，采用化學(xué)法對(duì)遴選出的轉(zhuǎn)爐渣樣品進(jìn)行分析定值，確定其各個(gè)元素的準(zhǔn)確含量，替代標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來(lái)進(jìn)行分析曲線的繪制、校正、樣品分析。

3 樣品制備條件的優(yōu)化以及分析曲線繪制、校正、結(jié)果對(duì)比

3.1 樣品制備條件的優(yōu)化

轉(zhuǎn)爐渣樣品制備是分析結(jié)果是否準(zhǔn)確的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中，樣品的研磨時(shí)間、過(guò)篩粒徑、壓片噸位、壓片時(shí)間直接影響著后續(xù)分析工作的準(zhǔn)確性。

為了保證研磨后所有樣品均能全過(guò)篩，不出現(xiàn)一部分樣品未磨碎不能過(guò)篩而丟棄，最終造成分析結(jié)果中某些元素含量降低，將當(dāng)前30 s研磨時(shí)間增加至60 s，分樣篩目數(shù)由180目改為160目，壓片時(shí)間30 s、壓片壓力35 t保持不變。樣品制備時(shí)著重注意研磨前的洗堝，壓片成型后保持表面光潔，并干燥保存。

3.2 分析曲線繪制、校正

經(jīng)過(guò)研磨、全過(guò)篩等制樣環(huán)節(jié)處理好的樣品，經(jīng)過(guò)化學(xué)法定值，遴選出轉(zhuǎn)爐渣樣品共計(jì)20份，各個(gè)元素含量區(qū)間分布合理且覆蓋范圍較廣，可以用來(lái)替代標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來(lái)繪制分析曲線，見(jiàn)表3。

根據(jù)各元素含量分布情況，挑選各個(gè)元素含量比較適中的樣品作為PHA調(diào)節(jié)樣品（本試驗(yàn)選擇第10#樣品），進(jìn)行轉(zhuǎn)爐渣分析曲線的PHA調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)步長(zhǎng)50~400，步距10，時(shí)間為1 s，不加濾光片，主要測(cè)試確定各個(gè)元素的最大峰值位置，以Ca元素PHA掃面結(jié)果為例，見(jiàn)圖1。

從圖1可知，Ca元素掃描最大峰值均在200位置處，說(shuō)明PHA調(diào)節(jié)樣品（第10#樣品）選擇合理，具有代表性，PHA最大峰值位置情況適合進(jìn)一步的分析曲線繪制。

經(jīng)過(guò)PHA掃描調(diào)節(jié)后，依次對(duì)1#~20#樣品（作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來(lái)使用）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)樣品分析，此時(shí)，儀器軟件自動(dòng)采集每個(gè)樣品中各個(gè)元素含量所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度值，并保存，強(qiáng)度采集完成后，對(duì)分析曲線的線性進(jìn)行回歸校正，以Fe元素回歸校正結(jié)果為例[2]見(jiàn)圖2。

表3 轉(zhuǎn)爐渣樣品成分含量/%

圖1 Ca元素PHA掃面結(jié)果

從圖2可看出，用轉(zhuǎn)爐渣樣品替代轉(zhuǎn)爐渣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)繪制的新分析曲線，校正后，曲線上各含量點(diǎn)離散性好，符合線性要求，曲線能夠滿足日常分析測(cè)試要求。

3.3 轉(zhuǎn)爐渣樣品分析結(jié)果對(duì)比

為了更進(jìn)一步確認(rèn)轉(zhuǎn)爐渣壓片分析時(shí)，基體效應(yīng)干擾消減情況，隨機(jī)抽取現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐渣試樣份，分別在之前用轉(zhuǎn)爐渣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)繪制的曲線（曲線B）上分析，并在轉(zhuǎn)爐渣樣品所繪制的新分析曲線（曲線A）上分析，最后在用化學(xué)法作為驗(yàn)證方法進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4兩種分析曲線結(jié)果對(duì)比，明顯看出，在分析轉(zhuǎn)爐渣樣品時(shí)，曲線B分析結(jié)果與化學(xué)法分析結(jié)果相比偏差很大，曲線A分析結(jié)果與化學(xué)法相比結(jié)果基本一致。

以上數(shù)據(jù)充分說(shuō)明，由于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與實(shí)際轉(zhuǎn)爐渣樣品生產(chǎn)工藝不同，造成了很嚴(yán)重的基體效應(yīng)干擾，在用B曲線分析時(shí)，基體效應(yīng)干擾直接影響了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性；當(dāng)采用實(shí)際生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)爐渣樣品作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)繪制分析曲線后，分析轉(zhuǎn)爐渣樣品時(shí)，由于繪制曲線的樣品和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)的樣品工藝基本一致，降低了樣品因生產(chǎn)工藝不同而造成的基體效應(yīng)干擾，與化學(xué)法分析結(jié)果非常接近，最終的分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，完全可用于現(xiàn)場(chǎng)工藝指導(dǎo)。

圖2 Fe元素回歸校正結(jié)果

4 結(jié)論

采用遴選實(shí)際生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)爐渣樣品作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的替代品，繪制、校正分析曲線，并適當(dāng)優(yōu)化部分樣品制備環(huán)節(jié)的條件參數(shù)，從根本可以消減因生產(chǎn)工藝不同而造成的基體效應(yīng)的嚴(yán)重干擾保證了轉(zhuǎn)爐渣壓片法分析結(jié)果的及時(shí)、可靠，為日常轉(zhuǎn)爐渣分析工作打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，確保了日常轉(zhuǎn)爐渣分析數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反饋并指導(dǎo)煉鋼工藝的調(diào)整。

表4 不同曲線分析結(jié)果對(duì)比/%

[1]張殿英，李超，錢菁.X射線熒光光譜法測(cè)定轉(zhuǎn)爐渣中8種成分[J].冶金分析，2009，29（6）：41-46.

[2]宋兆華，武映梅，謝桂龍.X射線熒光光譜法測(cè)定轉(zhuǎn)爐渣主要成分[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2004（Z1）：190-195.

M ethod of Reducing the Base Effect of Pressed Disc Analysis Method for Converter Slag

LI Yun-long1and LIU Jia2
(1.Tiantie Metallurgy Group Hot Rolling Plate Co.,Ltd.,She County,Hebei Province 056404,China; 2.Tiantie Group Technology Center,She County,Hebei Province 056404,China)

In order to make the analysis results of converter slag with pressed disc method more timely and reliable,the specimen of converter slag in actual production was selected to be used as the substitute of reference material.Analysis curve was plotted and calibrated for analyzing the composition of converter slag.Condition parameters in preparation for some specimens were optimized.The influence caused by base interference factors on analysis results was subtracted and the accuracy of analysis data for converter slag ensured.

converter slag;pressed disc method;base effect;selection;subtraction

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.05.014

2016-06-13

2016-06-25

李云龍（1983—），男，工程師，主要從事冶金分析研究與設(shè)備管理工作。