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XRF分析技术在铁矿石品质检测中的应用研究

作　者: 喻东
导　师: 赖万昌
学　校: 成都理工大学
专　业: 核资源与核勘查工程
关键词: XRF 铁矿石品质检测基体效应试验
分类号: P575
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

铁矿石是钢铁工业的重要原料,其品质的好坏直接影响着冶炼产品的质量,因此,对铁矿石品质进行快速、准确的检测是非常重要的。采用XRF分析技术对铁矿石的品质检测具有测量时间短、结果稳定可靠等优点。本文对铁矿石品质的检测展开了XRF分析技术的研究,主要讨论了影响测量精度的各种因素及校正方法,对铁矿石中的氧化矿原矿、混合铁精矿、再磨铁精矿、永磁尾矿等样品作了分析研究。论文取得的主要成果有:1)从相对标准偏差的公式着手,对XRF分析仪器的精确度做了评价,试验结果为RSD≈0.20%;2)通过对同一铁矿石样品分别进行200s、180s、160s、140s、120s、100s、90s、80s、70s、60s、50s、40s、30s、20s、15s、10s和5s的重复测试,评价了不同测量时间下XRF分析仪RSD值的趋势,得出IED-2000D高精度XRF快速分析仪在外部条件较稳定的情况下,最佳测量时间为150s;3)通过对“谱漂”的理论研究和数学模型的建立,从解谱软件中的谱峰面积处理着手,将Fe的Kα峰面积与Kβ峰面积(即总峰面积)代替Kα峰面积,有效地解决了因“谱漂”而产生的计数率变化的问题;4)通过试验,作出了在0.5MPa的压力下Fe的X荧光计数率与样品厚度的关系图。结果表明,在0.5MPa的压力下铁矿石粉末状样品的厚度达到3mm以上,则因厚度引起的误差可以忽略不计(误差0.01%);5)在铁矿石粉末状样品达到饱和厚度(0.5MPa的压力下样品厚度约5mm)与未达到饱和厚度(0.5MPa的压力下样品厚度约2mm)的条件下,对铁矿石粉末状样品分别做了0MPa、0.005MPa、0.01MPa、0.1MPa、0.5MPa、1MPa、5MPa、10MPa、20MPa、30MPa压力下的试验,拟探索Fe的X荧光计数率的变化情况与加在样品上压力的关系。试验结果表明,样品在达到饱和厚度的情况下,Fe的X荧光计数率受加在样品上压力的影响范围要小于样品在未达到饱和厚度的情况下Fe的X荧光计数率受加在样品上压力的影响范围;6)对铁矿石样品中的氧化矿原矿、混合铁精矿、再磨铁精矿、永磁尾矿样品比较了计数率法和特散比法的基体效应校正效果。结果表明,在成分较为单一、Fe含量较高的铁矿石样品中,在混合铁精矿、再磨铁精矿样品中采用计数率法校正基体效应的效果较特散比法好;在氧化矿原矿、永磁尾矿样品中采用特散比法校正基体效应的效果较计数率法好。研究表明,采用放射性同位素源的XRF分析仪可以实现快速、精确检测铁矿石的品质。本文通过对精确度、测量时间、饱和厚度、压力、水分等各种影响测量精度因素的分析及校正,对XRF分析技术在铁矿石品质检测中的应用开展了较为全面、系统的试验,取得了较好的效果,为今后开展更广泛的研究和应用奠定了良好的基础,对同类仪器在其它领域的应用也具有指导作用。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章引言  10-19
  1.1 选题依据及研究意义  10-14
    1.1.1 铁矿石的特点及分类  10-11
    1.1.2 铁矿石成分的分析方法  11-14
  1.2 国内外研究现状  14-18
    1.2.1 XRF 技术的重要发展史  14
    1.2.2 XRF 分析仪的发展及在钢铁工业上的应用  14-18
  1.3 研究内容  18
  本章小结  18-19
第2章 XRF 分析技术的理论基础  19-25
  2.1 定性分析的物理基础  19-22
    2.1.1 莫塞莱定律  19-20
    2.1.2 X 射线与物质的相互作用  20-22
  2.2 定量分析的基本方程  22-24
  2.3 XRF 分析仪的结构及工作原理  24
  本章小结  24-25
第3章实验方案与实验设备  25-39
  3.1 X 射线探测器的选择  25-29
    3.1.1 闪烁计数器  25-26
    3.1.2 正比计数器  26-27
    3.1.3 半导体探测器  27-28
    3.1.4 X 射线探测器的性能比较及选择  28-29
  3.2 激发装置的选择  29-33
    3.2.1 放射性同位素源  29-30
    3.2.2 X 射线管  30-32
    3.2.3 激发装置优缺点的比较及选择  32-33
  3.3 XRF 分析仪的选择及精确度评价  33-37
    3.3.1 IED-2000D 高精度快速分析仪  33-34
    3.3.2 精确度的评价  34-36
    3.3.3 谱漂的校正  36-37
  3.4 压样装置的选择  37-38
  本章小结  38-39
第4章样品的制备及影响因素的分析  39-48
  4.1 铁矿石粉末状样品的制备  39-44
    4.1.1 均匀性的研究  39-40
    4.1.2 样品饱和厚度的试验研究  40-41
    4.1.3 制样压力的影响试验  41-44
    4.1.4 水份效应的分析研究  44
  4.2 标准样品  44-45
  4.3 基体效应校正技术  45-47
    4.3.1 基体效应分析  45
    4.3.2 基体效应校正  45-47
  本章小结  47-48
第5章实验结果与分析  48-57
  5.1 混合铁精矿中Fe 含量的测定  48-50
  5.2 再磨铁精矿中Fe 含量的测定  50-52
  5.3 氧化矿原矿样品中Fe 含量的测定  52-53
  5.4 永磁尾矿样品中Fe 含量的测定  53-56
  本章小结  56-57
第6章误差分析及质量评价  57-61
  6.1 误差分析  57-59
    6.1.1 X 荧光计数的统计分布  57-58
    6.1.2 X 荧光测量过程中的统计误差  58-59
    6.1.3 其它误差  59
  6.2 质量评价  59-60
    6.2.1 准确度评价  59-60
    6.2.2 灵敏度  60
  本章小结  60-61
结论  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
攻读硕士学位期间所取得的学术成果  67

XRF分析技术在铁矿石品质检测中的应用研究

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