摘要：粗渣中铬是煤气化装置的一项重要指标，用来判断气化炉砖的冲刷程度，炉砖更换的参考指标之一。一般采用高锰酸钾氧化法，ICP测定、原子吸收测定方法。相比于这些测定方法，XRF（X射线荧光光谱仪）具有分析速度快、卓越的分析精密度、稳定性、结果重现性好等优势, 能使粗渣中铬的测定更快速、准确、稳定、便捷。

关键词：XRF；粗渣；铬

背景：粗渣是水煤浆在气化炉里燃烧产生的固体渣，粗渣中铬含量是一项重要的分析指标，主要用来判断气化炉砖的冲刷程度，炉砖更换的参考指标之一。

目前测定粗渣中铬的方法主要有高锰酸钾氧化法，ICP测定、原子吸收测定等，但这些方法分析步骤复杂，分析时间长，仪器操作繁琐等，本次主要研究XRF（X射线荧光光谱仪）仪器测定粗渣中铬的方法。

XRF仪器制样简单，固体、粉末、液体样品等都可以进行分析，分析速度快，2-5分钟就可以测定完样品中的全部待测元素，同一试样可多次测量，结果重现性好，并且分析精密度、稳定性、好等优势，能更快速、准确、稳定、便捷的测定粗渣中铬

1.1 实验目的

研究XRF仪器测定粗渣中铬，使数据更加准确。

1.2 方法原理

XRF（X射线荧光光谱仪）对铬元素有响应，因此铬的结果为粗渣中总铬含量。利用X射线将粗渣中铬元素核外电子激发，激发的核外电子能级跃迁发射荧光，通过测定强度来计算总铬含量

1.3 仪器及器具

马弗炉；压片机；多头制样粉碎机；电子天平(感量0.01g) ；XRF（X射线荧光光谱仪）

1.4 试剂及玻璃器具

聚乙烯杯；三氧化二铬（AR）；硼酸（AR）；研钵；

1.5 测定方法建立

1.5.1 测试条件

	电压（keV）	电流（uA）	滤光片	介质	测定时长（s）	检测器
铬	20	500	Al-20	氦气	200	通用

1.5.2 标准曲线建立

采用标准加入法进行曲线的配制，配制方法如下：

母体：称取0.025g三氧化二铬到10g煤灰中，即铬含量为0.1710%+煤灰中铬含量。

通过计算，称取不同的母体和煤灰质量，配制不同的梯度浓度，和硼酸的质量1：1进行混合，通过仪器曲线标准加入法计算出煤灰中铬的含量。

序号	铬含量	称量方法
1	285 mg/kg	0.5g母体+2.5g煤灰+3g硼酸
2	427.5 mg/kg	0.75g母体+2.25g煤灰+3g硼酸
3	570 mg/kg	1 g母体+2g煤灰+3g硼酸
4	855 mg/kg	1.5g母体+1.5g煤灰+3g硼酸
5	1140 mg/kg	2g母体+1g煤灰+3g硼酸
6	1710 mg/kg	3g母体 +3g硼酸

利用加标法进行标准曲线制作，经过测定，R2为0.99989，截距为158，故初步判断煤灰的铬含量为158 mg/kg（标准加入法）。

经过调整之后，如实际曲线浓度如下：

序号	浓度	单位
0	158.0	mg/kg
1	443.0	mg/kg
2	586.0	mg/kg
3	728.0	mg/kg
4	1013.0	mg/kg
5	1298.0	mg/kg
6	1868.0	mg/kg

由以上浓度，得出回归曲线为：y=0.694x+0.176

R2=0.99989，说明具有线性。

选取443.0的浓度用XRF进行测定，结果为443.1mg/kg

1.5.3 样品分析

1）准备干燥的托盘，取粗渣约50g，平铺在样品盘中，放置(105～110)℃烘箱干燥30min后，取出稍冷并放入干燥器中冷却至室温待用。

2）打开多头制样粉碎机，将拉杆上提，取出粉碎钵。将粉碎钵擦拭干净，避免有残留的样品

3）将装有粗渣约10g的粉碎钵放入多头制样粉碎机，按照指定位置卡好，拉杆下压，关闭盖子，接入电源，点击“启动”键，设备进入1min的粉碎，置换3次后，再进行粉碎收集进行分析，收集到的样品为0.2mm，准备待用

4）用试样勺取破碎至0.2mm的煤样平摊在灰皿中，将样品放入灰分坩埚架上，使用坩埚架夹将其放入“分析专用”的智能马弗炉内准备分析，将左侧支板向上抬起，使炉门15mm左右的缝隙（处于有氧燃烧状态），815度马弗炉中灼烧1h

5）仪器降温后，打开马弗炉盖子，使用坩埚架夹将马弗炉内的灰皿取出，放在耐热瓷板或石高棉上，在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温（约20min）并整理现场5S

6）将冷却至室温的粗渣放入多头制样粉碎机上再次研磨

7）称取5g研磨后的粗渣和5g硼酸于一次性烧杯中，在研钵里研磨、混匀，放入聚乙烯杯，使用压片机压片，放入XRF测量区测量,在测量完毕后打开结果，即可得到最后结果

图1：压片后的XRF测量面

1.5.4 方法确认

1）重复性&再现性

选取10个样品，分别压片10个，经过旋转，3个人进行测定，每个样品测定3组数据，测定的铬重复性和再现性结果如下：

%R&R为5.26%说明量测系统良好

NDC为27>5 说明测量系统符合要求

2）方法线性范围

由曲线建立方法可知，该方法适用于总铬含量在158.0-1868.0mg/kg之间的样品。由仪器得出最低检出限为2.8mg/kg

1 结论

XRF（X射线荧光光谱仪）分析粗渣中铬在便捷性、准确性上更有优势，在重复性和再现性上符合要求，方法线性范围符合工艺需求，对于粗渣的状态及炉温能更加准确的反应出来。