一、 應用概述
鋁電解質(zhì)成分決定初晶溫度和電解溫度的穩(wěn)定性，近些年，國內(nèi)部分企業(yè)鋁電解質(zhì)出現(xiàn)成分多元化、物相復雜化，由此帶來鋁電解質(zhì)分子比的變化，從而對生產(chǎn)和能耗帶來不確定性。
鋁電解質(zhì)分子比的分析是電解鋁行業(yè)的難點，一般采用濕法化學法、X射線熒光光譜法（XRF）、X射線衍射法（XRD）等，濕法化學法分析周期長，無法滿足生產(chǎn)工藝實時控制的需求；X射線衍射法繪制標準曲線工作量大，定量所有物相十分困難，需要有經(jīng)驗者才能完成；常規(guī)X射線熒光光譜法在分析速度、樣品制備等方面滿足企業(yè)質(zhì)量控制要求，但由于輕元素（尤其氧、氟）靈敏度較低，以及維護和穩(wěn)定性差等問題，是企業(yè)在使用中面臨的困難。
鋁電解質(zhì)分子比的分析需要準確定量電解質(zhì)中O、F、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Fe、Li等元素含量，對XRF輕元素靈敏度與穩(wěn)定性有極大的挑戰(zhàn)。單波長激發(fā)-能量色散X射線熒光光譜儀（HS XRF®）采用雙曲面彎晶單色化聚焦激發(fā)技術(shù)，大幅提升輕元素檢測靈敏度，結(jié)合全息基本參數(shù)法（Holospec FP 2.0）精確計算元素間吸收-增強效應等，改變鋁電解質(zhì)分析難點，為電解鋁行業(yè)提供高效可行的分析方法。
二、性能數(shù)據(jù)
• 鋁電解質(zhì)分子比分析方法：全元素化學平衡法
HS XRF®與 Holospec FP 2.0 定量分析鋁電解質(zhì)樣品中O、F、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Fe、V、Ti、Mn等元素含量，將測定的Si、Fe、V、Ti、Mn換算為氧化物的含量，余量的O為Al2O3結(jié)合的O，則可推算出Al2O3中Al的含量；則余量的Al為AlF3；將測定的Na、Mg、K、Ca含量換算為NaF、MgF2、KF、CaF2；余量的F為LiF。根據(jù)標準物質(zhì)或企業(yè)質(zhì)控樣品建立計算和含量值的校正關(guān)系模型，減少分析誤差。
全元素化學平衡分析法：
• 鋁電解質(zhì)樣品元素熒光譜圖
• 元素檢出限
| 元素 |
O |
F |
Na\Mg |
Al\Si |
P\S\Cl |
K\Ca |
Fe |
| 檢出限（%） |
0.3 |
0.1 |
0.01 |
0.005 |
0.0005 |
0.001 |
0.0005 |
• 穩(wěn)定性
| 樣品名稱 |
測試 |
表達式 |
Major |
Minor |
| F(%) |
Na(%) |
Al(%) |
Ca(%) |
SiO2(%) |
Fe2O3(%) |
| 分子比 |
校正值 |
校正值 |
校正值 |
校正值 |
校正值 |
校正值 |
| 樣品1 |
第1次測量 |
2.47 |
54.33 |
25.50 |
12.10 |
3.041 |
0.529 |
0.0216 |
| 樣品1 |
第2次測量 |
2.52 |
54.38 |
25.41 |
12.02 |
3.006 |
0.527 |
0.0214 |
| 樣品1 |
第3次測量 |
2.50 |
54.51 |
25.42 |
11.98 |
3.017 |
0.525 |
0.0211 |
| 樣品1 |
第4次測量 |
2.45 |
54.59 |
25.47 |
12.05 |
3.003 |
0.518 |
0.0214 |
| 樣品1 |
第5次測量 |
2.45 |
54.53 |
25.54 |
12.04 |
3.011 |
0.520 |
0.0211 |
| 樣品1 |
第6次測量 |
2.46 |
54.58 |
25.45 |
12.02 |
3.009 |
0.517 |
0.0206 |
| 樣品1 |
第7次測量 |
2.54 |
54.40 |
25.39 |
11.97 |
3.020 |
0.523 |
0.0210 |
| 樣品1 |
第8次測量 |
2.54 |
54.53 |
25.34 |
11.94 |
2.989 |
0.521 |
0.0209 |
| 樣品1 |
第9次測量 |
2.52 |
54.50 |
25.37 |
11.95 |
2.976 |
0.514 |
0.0209 |
• 準確性
Al2O3數(shù)據(jù)對比結(jié)果
| 樣品編號 |
Al2O3(%) |
| MERAK-AMR |
重量法 |
偏差 |
| 樣品1 |
40.55 |
40.93 |
-0.9% |
| 樣品2 |
22.04 |
21.56 |
2.2% |
| 樣品3 |
26.45 |
27.08 |
-2.3 |
| 樣品4 |
21.61 |
21.02 |
2.8% |
| 樣品5 |
17.04 |
16.62 |
2.5% |
說明：根據(jù)單波長激發(fā)-能量色散X射線熒光光譜法針對鋁電解質(zhì)的全元素化學平衡分析法，關(guān)鍵是分析除去Li之外的元素含量，通過化學平衡法得到各組分的含量，上述數(shù)據(jù)表明MERAK-AMR通過對各元素的精確定量分析，得到的Al2O3含量值與重量法的一致性，即表明了此檢測方法的可行性與準確性。
三、方法原理
（專利號:ZL 2017 1 0285264.X）
• 硬件核心技術(shù)：單波長激發(fā)-能量色散X射線熒光光譜儀（HS XRF®）
1. 單色化激發(fā)
X射線管出射譜經(jīng)全聚焦型雙曲面彎晶單色化入射樣品，降低由于X射線管出射譜連續(xù)散射線產(chǎn)生的背景干擾2個數(shù)量級以上
2. 聚焦激發(fā)
能量聚焦，進一步增加SDD探測器接收樣品元素熒光射線強度
• 全息基本參數(shù)法（Holospec FP 2.0）
參數(shù)法（FP: Fundamental Parameters method）是X射線熒光領域的核心算法和研究重點。安科慧生研發(fā)人員歷時十幾年，頒布全息基本參數(shù)法-Holospec FP 2.0，將基本參數(shù)法的應用提升到前所未有的水平。
Holospec FP與常規(guī)FP區(qū)別：
1) 全譜擬合：當前唯一采用全譜擬合的基本參數(shù)法
2) 完整性：基本參數(shù)庫結(jié)合先進的數(shù)學模型（Advanced MM），從而完成對XRF整個物理學過程的數(shù)字化描述
3) 快速：CPU多核并行運算結(jié)合GPU單元，采集譜圖與海量運算同步完成
4) 可視化與支持用戶開發(fā)：可視化圖形界面與開放的參數(shù)設置
Holospec FP功能與優(yōu)勢：
1) 通過精確計算消除（或減少）XRF物理學各種效應
2) 達到元素無標定量分析精度
3) 減少標準物質(zhì)要求，快速建立XRF元素分析方法
4) 提升元素定量精度和擴展樣品適應性
四、特點優(yōu)勢
全元素分析
同步分析鋁電解質(zhì)樣品中O、F、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Fe，以及P、S、Cl、Mn、Ti等雜質(zhì)元素；
穩(wěn)定性
無需制冷、無需真空、無需鋼瓶氣體，在實驗室條件下，儀器長期運行穩(wěn)定可靠；
準確性
通過少量標準樣品或質(zhì)控樣品，即可快速建立分析方法，得到高準確度的鋁電解質(zhì)分子比測試數(shù)據(jù)；
速度快
僅需要對樣品研磨和壓片處理，儀器分析時間3-5分鐘/樣品；
運行成本低
無需氣體、化學試劑等消耗，儀器使用成本是大型XRF的五分之一；
五、分析流程圖
原創(chuàng)聲明：本文除注明引用之外屬于安科慧生（Ancoren）公司原創(chuàng)，若有轉(zhuǎn)發(fā)和引用，必須注明出處，否則可能涉及侵權(quán)行為！
更詳細技術(shù)信息，請咨詢安科慧生工作人員！
