使用XRF和XRD确定水泥中的石灰石

水泥行业对监测石灰石浓度的需求和兴趣增加，其中碳酸钙（Caco₃）是主要组成部分。最近的欧洲法规允许根据所需水泥的类型增加石灰石作为浓度高达30％的填充物。因此，在经济上必须能够在水泥中快速控制碳酸钙浓度以确保最终产物的质量和整合性。除其他方法外，使用X射线荧光（XRF）可以使用这种情况。但是，XRF分析与相位不直接相关（例如Caco₃）。它仅提供总碳浓度。

XRF的碳（CKα）分析也遇到一些困难，其中包括以下内容：

• 像碳这样的光元素的荧光产量很差，由于基质吸收，碳荧光仅从样品表面高度薄层（约0.2 um）的高度薄层中逸出。这意味着通过XRF有效测量用于碳分析的样品的体积非常小。
• 表面污染和添加结合/研磨剂（通常是有机材料，例如硬脂酸）会由于其碳含量而产生不一致的XRF结果。亚博网站下载结合剂可用于增强真空下的沉淀稳定性。因此，样品制备和同质性成为使用XRF对碳含量进行精确分析的非常重要的因素。
• XRF对碳的测量确保所有误差在转化为石灰石浓度时乘以8倍。另一方面，X射线衍射（XRD）技术能够仅分析特定相（CACO₃在这种情况下）。

此外，由于以下因素：XRD强度不受上述因素的影响：

• 所使用的入射辐射的高能量可以分析样品的大量（约10倍），而不是XRF。这使XRD分析更具代表性。
• 表面污染，有机粘合剂或研磨辅助物不包含CACO₃阶段，因此不会改变石灰石分析。

仪器和样品

这Thermo Scientific ARL 9900系列（图1）包含一个光谱仪，该光谱仪可与几个XRF单色器一起拟合用于主要氧化物分析和一个衍射（XRD）系统，该系统具有测量游离石灰（CAO）和方解石（Caco）的能力（Caco）₃）阶段。此外，可以安装XRF GONIOMETER进行定性或半定量研究，并对周期表的83个元素中的任何一个中的任何一个进行顺序分析。因此，该仪器在具有相同的硬件和软件环境的同一样本上执行XRF和XRD分析。衍射系统可以执行定性扫描和定量分析。通过使用Thermo Fisher Scientific的经过验证的技术，即Moiré边缘定位机制，这是可能的。由于XRD中的峰位置和背景对不同的参数（例如晶粒尺寸，矩阵效应）敏感，因此可以执行峰搜索和峰积分以进行准确分析。但是，在下面的案例研究中，仅由于未观察到明显的峰值变化，因此仅使用了峰值强度。一系列被归类为灰色和白色水泥以及细熟熟料的工业水泥样品被用作粉末。将所有样品在15 t下按40 s，而无需粘合剂。

图1。Thermo Scientific ARL 9900系列。

结果与讨论

图2显示了包含不同浓度CACO的三个白色水泥样品的XRD扫描₃。在每个扫描中都可以识别两个不同的峰。在2.495Å处的衍射峰分配给方解石，而在2.447Å处的峰归因于C₃s阶段。这两个峰良好地分离，可以实现定量分析，而无需重叠校正。

图2。XRD扫描三个白色水泥颗粒，其中包含不同浓度的Caco₃。

图3显示了使用CACO获得的校准曲线₃一组6个白色水泥和熟料标准的峰强度。

图3。使用6个白色水泥和熟料标准品获得的校准曲线。请注意Caco₃峰强度用作测量（无背景校正）。

回归结果总结在表1中。

表格1。白色水泥的回归结果。

样本	强度[KCP]	给定的浓度[％]	成立 [％]	差异。[％]
熟料1	0.883	0.55	0.73	0.18
熟料2	0.890	0.80	0.78	-0.02
水泥B 1	1.062	2.07	2.10	0.03
水泥B 2	1.233	3.65	3.41	-0.24
水泥B 3	2.000	9.37	9.29	-0.08
水泥B 4	2.260	11.15	11.27	0.12
估计标准错误				0.17
灵敏度				131 CP/％
检测极限（100s）				645 ppm

0.17％的标准估计误差（参见）可以在标称浓度之间存在极好的相关性（以CO表示₂）和XRD强度。图4显示了另一种校准曲线，该校准曲线具有一组8个灰色水泥标准标准，其中具有表2中的相关参数。再次，See 0.08％的See see Recemense的质量显示了总水泥分析仪的分析质量。在样品水泥3上进行了短期和长期稳定性测试。平均21个分析（每个分析100 s）给出了0.024％的出色标准偏差，在7.17％CO的水平上给出了0.024％₂（Caco₃表示为co₂）。

图4。使用8个灰色水泥标准获得的校准曲线也具有峰值强度。

表2。灰色水泥的回归结果。

样本	强度[KCP]	给定的浓度[％]	成立 [％]	差异。[％]
水泥1	1.917	7.17	7.23	0.06
水泥2	1.964	7.55	7.52	-0.03
水泥3	1.946	7.45	7.41	-0.04
水泥4	1.044	1.90	1.85	-0.05
水泥5	1.103	2.07	2.21	0.14
水泥6	1.077	2.15	2.05	-0.10
水泥7	0.815	0.45	0.44	-0.01
水泥8	0.813	0.40	0.42	0.02
估计标准错误				0.08
灵敏度				162 CPS/％
检测极限（100s）				505 ppm

结论

这些结果表明，使用集成到ARL 9900，可可₃（石灰石）可以用：

• 良好的灵敏度。
• 一致性。
• 水泥中分析的出色稳定性。

这与先前关于熟料中自由石灰分析的报告清楚地表明，可以使用相同的集成衍射系统对水泥植物中质量控制所需的两个主要阶段进行监测。同一仪器中XRF和XRD的组合可以提供熟料和水泥的完整质量控制。不再需要单独的工具或方法，从而从运营商效率提高和降低运行成本可节省大量。

此信息已从Thermo Fisher Scientific -Elemental Analyzers提供的材料中采购，审查亚博网站下载和调整。

有关此消息来源的更多信息，请访问Thermo Fisher Scientific-元素分析仪。