陶瓷原料化學成分分析的N種方法

1陶瓷原料成分的檢測方法


（1）滴定法濕法化學分析測定陶瓷原料的化學成分，滴定法是其中最常用的方法之一。滴定分析法的原理是，滴定試劑與被測組分在適當?shù)乃釅ApH值下反應，通過指示劑在反應達到終點時顏色突變所使用的滴定試劑的多少來計算被測物的含量。陶瓷成分測定中，三氧化二鋁、氧化鎂＞5%、氧化鈣、三氧化二鐵、氟化鈣、較高含量的二氧化鈦，還有熔塊釉料中常見的二氧化鋯、氧化鋅、三氧化二硼等。由滴定法測定某組陶瓷原料化學成分的結果如表1所示。
 

表1 滴定法測定陶瓷原料的化學成分由表1可知，滴定法測定低含量成分時，相對偏差較大。如果低含量結果的精度要求高時不適用。

（2）原子吸收光譜法原子吸收光譜法的分析原理是，將光源輻射出的待測元素的特征光譜通過樣品的蒸汽時，被蒸汽中的待測元素的基態(tài)原子所吸收，由發(fā)射光譜被減弱的程度，進而求得樣品中待測元素的含量。由于原子吸收檢測的靈敏度很強，因此在測定較低含量的元素時比較顯優(yōu)勢。就目前運用的檢測手段而言，原子吸收是最準確的方法之一，其元素檢出限可低至0.0001%。由原子吸收光譜法測定元素的含量見表2。

表2 原子吸收光譜法測定陶瓷原料的化學成分由表2可知，原子吸收光譜法測定高含量成分時，絕對偏差較大。如果高含量結果的準確度要求很高時不適用。
（3）X射線熒光法X射線熒光法的分析原理是用X射線照射試樣時，試樣會被激發(fā)出熒光X射線，不同元素被激發(fā)出的熒光X射線的波長（或能量）不同，且射線強度與元素含量成正比。把混合的熒光X射線按波長（或能量）分開，分別測量不同波長（或能量）的數(shù)值和射線的強度，可以進行定性和定量分析。X射線熒光光譜儀有兩種基本類型：波長色散型和能量色散型。作為干法化學分析方法的典型代表，越來越多的陶瓷材料檢測采用X射線熒光分析法進行測定材料的化學成分，主要在于這種方法的快速、準確及操作簡捷。波長色散法的檢測結果非常穩(wěn)定，無論成分含量的高或低，準確性均符合國家標準要求，檢出限低至0.001%。能量色散法能在同一時間分析出所有元素，具有準確、快速的優(yōu)點，定量分析稍遜于波長色散法。但在特定范圍內(nèi)的材料也能獲得滿意的結果，特定元素檢出限可達0.01%。由波長色散X射線熒光法測定某陶瓷原料化學成分的結果見表3。

表3 波長色散X射線熒光法測定陶瓷原料化學成分（%）由表3可知，波長色散X射線熒光測定成分時，重復性較好。無論是主量元素，還是微量元素，其結果都比較滿意。能量色散X射線熒光測定成分時，重復性也較好。但是所檢測的樣品范圍比較窄，如石英、鉀長石、鈉長石、高嶺土樣品能迅速測定，結果較滿意。混合樣品的檢測偏差比較大。

（4）原子熒光光譜法原子熒光光譜法是介于原子發(fā)射光譜（AES）和原子吸收光譜（AAS）之間的光譜分析技術。該法的優(yōu)點是靈敏度高，目前已有20多種元素的檢出限優(yōu)于原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法。其主要用于金屬元素的測定，在環(huán)境科學、高純物質(zhì)、礦物、水質(zhì)監(jiān)控、生物制品和醫(yī)學分析等方面也有廣泛的應用，如測定汞、砷、鉻、鉛等有毒成分。

（5）其他檢測法分光光度計、火焰光度計、離子計分別在測定某些元素和離子含量時，有較強的優(yōu)勢。比如分光光度計（比色法）測定低含量的二氧化鈦、三氧化二鐵、二氧化硅等，檢測結果非常準確。火焰光度計測氧化鉀、氧化鈉操作比較方便，結果也能符合生產(chǎn)要求。離子計測氟離子是最準確的方法。以上所提及的方法都是陶瓷原料化學成分分析常用的方法，不同方法對不同含量的元素成分各有優(yōu)勢。

2檢測偏差分析

（1）滴定分析法滴定分析法的檢測偏差主要來自標準溶液的濃度是否準確、檢測過程溶液的酸堿值是否符合反應的要求、滴定管是否標準、滴定速度是否合適、滴定溫度能否保持等等。由于檢測步驟較多，需要注意的環(huán)節(jié)也多，容易引起偏差。含量較低的成分更加必須小心。

（2）原子吸收光譜分析法原子吸收光譜分析法的檢測偏差主要來自標準溶液的濃度是否準確、稀釋溶液倍數(shù)越高，檢測偏離風險越大。

（3）X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法的檢測偏差來自樣品本身。在壓片制樣的測定過程中存在顆粒效應、基質(zhì)效應、礦物效應等影響。即粉末樣品的顆粒細度不一致、所含元素不一致、所含礦物不一致，對檢測結果會帶來偏差。通過熔融法將待測樣品熔融成玻璃片進行測定，可以消除這些效應，但是熔制樣片時降低了試樣的被檢濃度，而加入的熔劑也會引入新的成分，檢測時要避開這些因素。

（4）干、濕法檢測

無論濕法還是干法的檢測，都要使用化學試劑，在檢測過程中，化學試劑和被檢樣品交融在一起。因此化學試劑的純凈度不夠會引起偏差，檢測時必須進行空白對照實驗，即不加入樣品，與檢測同步使用所有化學試劑和設備，測定相關含量。同時使用有證標準物質(zhì)進行同樣的檢測，以便監(jiān)控檢測的有效性。

（5）標準曲線定位

儀器檢測都涉及標準曲線，標準曲線的取點很重要，檢測點盡量設置在標準曲線的中間段，檢測點離標準曲線中位越遠，越容易引起偏差。

（6）波長色散X熒光法

儀器檢測時，含量接近或超出檢出限的檢測結果偏差較大；設備的檢測邊緣元素的測定偏差也比較大，如波長色散X熒光儀的檢測為硼（B）至鈾（U）的范圍，測硼時的偏差會比較大、能量色散X熒光儀測鈉時也是如此。

4結論

（1）用波長色散X射線熒光法測定普通原料是最 亻圭 的方法，檢測數(shù)據(jù)完全能滿足普通陶瓷生產(chǎn)的需要，并且檢測速度快。因為干法檢測對環(huán)境的污染也很小。但是設備成本較高。

（2）普通的陶瓷原料也可以采用濕法進行測定，原料中含量較高的成分用滴定法、重量法測定。原料中的微量和痕量元素可以由原子吸收和分光光度計等設備完成。雖耗時長，但是準確性高、成本較低。

（3）化工料或混合料成分相對復雜，某些成分在檢測過程中還會互相影響，準確測定結果有時需要多種設備與多種方法相配合，如一般的熔塊的測定：三氧化二鋁、二氧化硅、二氧化鋯、三氧化二硼用滴定法；三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、氧化鋅、氧化鋰、氧化鉛等用原子吸收法；氧化鋇、硫、灼減量等用重量法；二氧化鈦、五氧化二磷用比色法；含氟離子的樣品還需要用離子計測定氟離子的含量。對于加入了較多量鈷、鐠、鉻、鐵、鈦、釩等顯色成分調(diào)配的色料原料，檢測過程更需使用多種方法和設備。化工料或混合料，也可以用波長色散X射線熒光法進行測定，需要建立相近含量成分的標準曲線，檢測結果較好。但是當樣品中含硼或氟成分，由于熔劑本身含硼，又由于高溫制樣會使部分氟揮發(fā)，所以結果不理想。

（4）一般陶瓷企業(yè)對生產(chǎn)原料化學成分的穩(wěn)定性的監(jiān)控，采用滴定法、火焰光度計法、分光光度計法和重量法，基本能滿足生產(chǎn)的需要。如果需要更精確的監(jiān)控，從性價比考慮，可以把樣品送到設備比較齊全的綜合性實驗室進行檢測。