全 文 ：H eb e i Cr e. a O icsV
ol
.
2 2N o
.
4 T ot alN o
.
8 5 1 94 9
荃青石和莫来石参比强度的测定
王 贺民 李江波
(唐山市陶瓷研究所 ,唐山 0 6 3 0 2 0 )
Th e eD t
e r m i n a t i o n o f t h e R e f e r e n e e S P e e t r a l In t e n s i t y o f C o r d二e r i t e a n d M u l l i t e
W
a
gn 月 e切伍 众 J Ja ” g 加
( T a n g s h a n C e r a m ie R ease
r e h In s t i t u t e )
1 前言
1 9 7 4年美国学者 F r a n k · H · C h u n g 提出
了基体冲洗法 (即 K 值法 ) , 因为用这种方法
对混合晶相进行定量分析所得结果的误差仅
在千分之三 以下 ,所 以这种方法倍受人们重
视 。 1 9 8 5年我国冶金部制定了金属材料定量
相分析— 一 X 射线衍射 K 值法国家标准 1[] 。
K 值法的主要笋点是引入了一个新参量 K ,
即参比强度值 。有了这个值 , 定量分析得以简
化并迅速普及 (不须做标准 曲线 ,计算方便 .
单一矿物用量少 ) 。 因而要开展 X 射线定量
相分析 , 参比强度值的测定及其准确性必然
成为主要技术关键和巫待解决的问题 。
为此 ,笔者利用 日本理学公司生产的 D /
M A X 一 3 A 型 X 射线衍身仪对匣钵中所含
的荃青石 、 莫来石等常见矿物进行了参 比强
度 值 的 测 定 , 其 结 果 是 : 荃 青 石 0 . 6 52
( 0
.
7 6 7 )
, 莫来石 0 . 9 0 0 ( 1 . 8 0 0 ) , 石英 1 . 0 3 0
( 2
.
9 8 )
, 刚 玉 0 . 7 3 9 ( 0 . 8 2 1 ) , 错英 石 1 . 12 8
(2
·
5 0 7 )
。 括号内数字为最强峰折算值 。
2 参比强度的基本概念与公式
参比强度值即 K 值 , 根据 K 值法定量
原理 ,参比强度的基本公式为 :
I耐— 参 比晶相某个晶面〔h ` k ` 1`〕的衍射强度 。
如果 i 为待测 晶相 , r ef 为参 比晶相 , 将
两者等量混合均匀 , 测出各自某个晶面的衍
射强度 I , 将 i 晶相与 r ef 晶相 的衍射峰值之
比定义为 i 晶相「h k l] 晶面的参比强度值 。 以
美国粉晶衍射手册图所载石英 K 值为例 , K
一 3 . 6 , 它是 当石英 : 刚玉为 50 : 5 0( w t写 )时 ,
试样中石英最强峰 ( 3 . 34 A ) 的强度值与刚玉
最强峰 ( 2 . 09 A )的强度值之 比 。 令石英 为 Q ,
刚玉为 C ,则 ( l) 式可表示为 :
I
n
f h k l l
K “ 一 5 0/ 5 0 (肠 ’面汰内 ,其笨 以此类
K i = 5 0 / 5 0 (铸 ) 1 1「h k l〕与 [ h , k ` l, 〕 ( l )
式中 : K i— 混合样 品中待测晶相的参比强度 ;
sI — 待测晶相某个晶面 h( kl ) 的衍射强度 ;
3 2
推 。
在实际工作中 , 为了提高测定准确度 ,通
常可根据条件 , 尽量 用自己 的仪器来求 K
值 。选择参 比晶相也可避免被测晶相其它衍
射峰的干扰 。
3 被测晶相和参比晶相标样的选择
3
.
1 被测 晶相标样 : 董青石 、 莫来石 、 石英 、
刚玉 、错英石 。石英 、 刚玉 、 错英石选用实验用
高纯度样品 ;董青石 、 莫来石选用人工合成矿
物 。
3
.
2 参比晶相标样方镁石 (M g o )
根据 K 值法晶相定量测定原理 ,应优先
选择物理和化学性质稳定 、 不易相变 、 样品较
易获得 、 衍射峰的位置和强度适 当的晶体为
参 比晶相 。 本实验选用方镁石 M g o 作参 比
晶相 。
河北陶瓷 第 2 2卷第 4期 总第 8 5期 9 9 1 4年
4测定 K值的标样纯度检验
将上述选择的标样研细 , 过 32 5目筛 , 所
得的一 32 5目标样即可用于纯度检验 。 标样纯
度的检验用 X 射线衍 射分析法进行 。 X 射线
衍射仪 的测 量 条 件 为 : C u K 。 辐射 . 3 5 k\ r /
I Om A
,
D S 一 5 5 一 1 ” , R S 一 O , 1 5m m ,滤波器为
镍单色器 , C尸S 一 ZK , 扫描速度为 2 。 `分 。
非晶态物质内部结构远程无序 ,是一种
无定形物相 . 它在衍射图上不形成沂射峰 ,只
形成一条隆起的背景 线 , 并且隆起的高度 因
含量不同而变化川 。从 图 1可以看出 ,在非晶
态隆起部位的低中衍射角区域 ,背景线隆起
得不明显 。这表明 , 合成荃青石和莫来石中的
玻璃相 (非晶态 ) 含量微少 。根据表 1可知 , 所
形成的一系列衍射峰均为荃青石或莫来石的
衍射峰 ,而且与标准卡片相对照 , d 值误差甚
小 。这说明合成荃青石 、 莫来石的纯度较为理
想 , 并且在对匣钵中高温生成的物相尚未有
其它可靠方法进行定量的情况下 , 用测定合
成较纯晶相 K 值的方法开展定量研究 , 能基
本满足鉴定制品性质 、 指导生产的要求 。 其 X
射线衍射图谱和 M C D 数控器处理结果也在
图 1和 表 l 中 一 并 列 出 , 表 1 中还 给 出 了
JC P D S 卡片数据 。
表 1 晶体衍射数据与 JC P I) S 卡片对照表
晶律 数据来源
参数
符号
晶面的衍射参数
2 J
d
I / I
。
d
I / 1
0
2口
d
I八 。
d
I /几
2口
d
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
1 0
.
5 0 1 8
.
] 0 1 8
.
9 8 2 1
.
7 0 2 6
.
4 0 2 8
.
4 0 2 9
.
5 0 34 0 0 3 6
.
8 0 5 4
.
3 0
3
.
38
60
3
,
3 7 9
5 5
3
.
13 8 3
.
0 27 2
.
6 4 0 2 4 4 1 1
.
68 8 2
钊八óqùlO)(1(ū门é自n八
.口`
O
`
Q丫OēU产乃日。勺d(J
J任`性乃04851al
样品测定值廿董青石
1 6
.
6 2 2 6
.
0 0 3 0
.
9 0
2
.
88 6
3 3
.
3 0 3 5
.
4 0 3 9
. 魂0 4 0 8 0 4 2 . 60 54 . 0 0
2
.
6 9 4 2
.
5 4 2
.
2 92 2
.
2 1 2
.
1 2
样品测定值莫来石
3
.
4 2 8
9 5
3 0
2
.
88 6
2 0
4 O
2
.
6 94
5 2
2
.
5 4 2
20
2
.
2 92 2
.
2 0 6 2
.
1 2 1 1
.
70 0 1
468
?ōù3910.
卡片
3 7
.
0 0 4 2
.
8 0 6 2
.
3 0 7 4
.
8 0 7 8
.
40
2
.
4 3 2
.
1 0 6 1
.
4 9 1
.
22
l/ 岛
d
l 0
2
.
4 3 1
4
1
.
2 7 0
l 2
1
.
2 16
样测定品值方镁石
2
,
1 0 6 1
.
4 8 9
卡片
I / I
。
10 1 0 0 5 2 4 1 2
注 : 侧 t 条件 : C u K a , 35 K V , 1 0m A , C PS Z K , 2o /分 .
He l〕 ei C e ra m i铭 Vo l. 2 2 No . 4 To ta l No . 85 1 9 9 4
合成落青石
以一
莫来石
1 1 0, 2 0
方镬石
峰 , 因为峰 与峰之 间发生重叠 , 不便 区分测
量 。例如 , 刚玉在 2 . 0 9A 处 与方镁石在 2 . 1 1A
处的衍射峰相接近 ; 石英在 3 . 37 A 处与莫来
石在 3 . 3 9A 处的衍射峰相接近 。
测量条件 : C u K a 辐射 , N i 片滤波 , 35 k V
管 压 , 5 ~ 15 m A 管 流 , Z K 记 数率 , 1。 /分扫
速 , D S 一 l 。 , 5 5 一 1。 , R S 一 0 . 1 5m m . 利用我们
自编的n ~ 16 号程序对所需峰位进行扫描测
量 。
表2 矿物衍射峰扫描角度范围 ( 2司
待测相 /参比相 h月 起 始 角 终 止 角
茧青石 /方镁石 ( 2 1 1、 ( 2 0 0 ) 2 9 . 2 0 /搜2 . 60 2 9 . 8 0 / 4 3 . 1 5
莫来石 /方镁石 ` 1 1 0 ) ( 2 0 0 ) 1 6 . 0 0 /心2 . 60 1 6 . 7 0 / 4 3 · 1 5
石 英 /方镁石 ( 10 0 ) ( 2 0 0 ) 2 0 . 4 0 / 4 2 . 60 2 1 . 2 0 / 4 3 . 1 5
刚 玉 /方镁石 ( 1 0 4八 2 0 0 ) 3 4 . 7 0 / 4 2 . 60 3 5 . 4 0八 3 . 1 5
错英石 /方镁石 ( 1 0 1 ) ( 2 0 0 ) 1 9 , 7 0 / 4 2 . 6 0 2 0 . 3 0 / 4 弓· 1 5
表 3 矿物衍射实验程序内容
语 句
2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
程序号相别 测量面
一… { ,
2 9
.
8 0 2 9
.
2 0 6 6 4 4 S T A R T l l
16
.
7 0 1 6
.
0 0 6 6 1 4 S T A R T I Z
2 1
.
2 0 2 0
.
4 0 6 6 1 搜 S T A R T 13
3 5 准 0 3改 . 7 0 6 6 4 4 S T A R T 14
Z C
.
3 0 1 9
.
7 0 6 6 4 成 S T A R T 15
图 l 合成茧青石 、 莫 书石川方镁
石的 X 射线衍射谱图
5 K
5
.
1
值的测定
K值的测定过程
刁,!.!11
定性
选样 …被测矿物(五种分别做 ) 一研磨 过 3 2 5目筛 (嚣再参比矿物 一研磨 一 过 32 5目筛
混匀
(湿法 )一晾干一 研
匀
(过 40 0 目筛 )
称重
( 5 0夕毛)
装样
(特制徉品槽 )
一编入程序— 扫描测量一收集数据一计算 K 值一重复实验一取 K 平均值 。
.5 2 扫描测量参数
扫描范围 : 各矿物 X 射线衍射峰的扫描
角度范围和实验所编的程序内容分别列于表
2
, 表 3 . 选择的被测峰都不是该矿物的最强
3 4
参
比 P ( 2 0 0 ) 立6 2 1 1 . 13 . 1 5 4 2 . 6 0 6 6 成 4 S T A R T 工弓
相
注 : 1 . l C 高温茧青石 ; M 莫来石 ; Q 一石英 ; C 一 刚
玉 ; Z 错英石 ; P 方镁石 。
2
. 表甲 沈 , 5语句代表的为实 际数字 , 其余为代码
号 。如 : 1 号程 序 9语 句的 “ ` 1 ” 代表记录纸速加 lI m /
分 。
5
.
3 峰值强度的测定
通常 可用峰高法 、 面积法和记数法 3种方
法进行强度测量 。 由于本仪器设有脉冲高度
分 析器 ( IP J A ) , 我 们并对其进 行 了精密调
节 , 使 P H A 能 对接收 的信号进 行甄 别 。 显
然 ,在用本仪器 讨峰值强度的测定中 ,记数法
优于峰高法和面积法 。
通过 6种程序控制对样品进行测量 . 得出
各矿物与方镁石的参 比强度 图 。 现将管流为
河北陶瓷 第 2 卷第 4期 总第 85 期 1 9 9 4年
10 m A 的衍射谱摘示于 图 2中 ;将 M C D荧光 显示屏上各扫描峰的强度数字综合于表 4 .
表 4 各矿物参比强度值的测量数据
序 号 测量面 D 2。 次 数 管流 m A 强 度 比 K 平均值
HC ( 2 1 1 )
P ( 20 0 )
3
.
0 3 2 9
.
5 0
2
.
10 6 4 2
.
80
0
.
6 5 2
5
.
3 9
2
,
1 0 6
1 6
.
4 2
4 2 8 0
0
.
90 0
5
.
105。, .孟丹`qé
1,`ǎj
M ( 1 10 )
P ( 2 0 0 )
1,曰QJ,.孟
é一丛Q ( 10 0 )P ( 2 0 0 ) 2 . 1 0 6 4 2 . 8 0 0 30
,`勺J,.1C ( 1 0 4 )
P ( 2 0 0 )
2
.
5 5 2
2
.
1 0 6
3 5
.
0 2
4 2
.
8 0
0 7 3 9
Z ( 10 1 )
P ( 20 0 )
4
.
4 34
2
.
10 6
2 0
.
0 2
4 2
,
8 0
8 2 4 2
:
12 3 5 2
1 5 6 6 7
:
2 29 1 4
2 3 3 6 7
:
3 64 4 2
1 1 34 1
:
1 28 6 1
2 1 5 7 9
:
2 3 9 9 0
3 2 4 7 3
:
3 5 4 6 3
1 4 2 1 2
:
1 3 6 4 0
2 7 44 2
名
2 6 5 3 7
4 10 5 2
:
4 0 4 9 9
1 2 43 7
:
1 6 3 4 8
2 4 26 7
:
3 3 4 1 2
3 5 68 8
:
4 8 8 8 8
2 0 8 5 6
:
1 8 2 1 5
4 0 8 4 8
:
3 6 2 1 7
5 8 8 0 5
:
5 2 9 6 2
0
.
66 7
0
.
68 4
0
.
6 4 1
0
.
8 8 2
0
.
9 0 0
0
.
9 2 0
1
.
0 4 2
1
.
0 3 3
1
.
0 1 4
0
.
7 6 0
0
.
7 2 6
0
.
7 30
1
.
14 5
1
.
1 28
1
.
1 10
1 2 8
3 1 5
_ 公
。 ( z 、
二心厄
, 二 , 加 l` . 的 1 6 . 7 0 ` 2 ` 0 { 3 . 1弓仁 l ` 2 飞 口二
)、 {(
Ze 2 0
.
4 0 2 1 20 捉 ` 0 4 3 . 15 尸, 3弓 下 0 3 5 月 o 、 2 名。 一3 . 15
5
。
4 取值结果及换算
表 4的测量结果表明 , 重复测量 的最大相
对偏差 < 7% ,说明数据有代表性 。 3次测量结
果的平均值可作为该矿物的参比强度值 。
如前所述 ,本实验选择的衍射峰都不是
最强峰 , 如果要取最强峰 K 值 , 还可进行强
度换算 。
例 : 石英 K : 、 一 1 . 03 0 ,其石英 〔1 0 0〕晶面
衍射峰的强度为最强衍射峰 ( 〔1 0 1〕晶面 )强
度的 3 5 % ,则 K l 。 : 一 1 . 0 3 0 令 3 5% = 2 . 9 8 0 (见
表 5 ) 。
表 S K 值取值结果及换算
矿物名称
合成茧青石
合成莫来石
石 英
刚 玉
错 英 石
测 t 晶面的 K 值 强度换算 最强衍射晶面的换算 K 值
K川 一 0 . 6 5 2
K
1 10 ~ 0
.
9 0 0
K 一0 0 ~ 1
.
0 3 0
2口 1 9 . 70 2压 3 j 4 2一 ` 0 4 3 15 K 一0 1二 0 . 7 3 9
A 茧青石 ( 2 1 1 )晶面 ( 1 )和方镁石 ( 20 0 )晶面 ( 2 ) ;
B 莫来石 ( 11 0 )晶面 ( 1 )和方镁石 ( 2 0 0 )晶面 ( 2 ) ;
C 石英 ( 1 0 0 )晶面 ( l )和方镁石 ( 2 00 )晶面 ( 2 ) ;
D 刚玉 ( 10 4 )晶面 ( l )和方镁石 ( 2 0 0 )晶面 ( 2 ) ;
E 错英石 ( l e一)晶面 ( l )和方镁石 ( 20 0 )晶面 ` 2 ) 。
图 2 各矿物 h月 晶面和方镁石 ( 2 0 0) 晶面衍射谱图
K
t o一 1 . 1 28
0
.
6 5 2令 0 . 8 5 K 一 。 ~ 0 . 7 67
0
.
9 月 0 . 5 K Zz o 一 1 . 8 0 0
1 0 3 0 舟 0 . 3 5 K 一01 = 2 . 9 8 0
0
.
7 3 9 弓 0 . 9 0 K川 = 0 . 8 2 1
1
.
1 2 8舟
一
0
.
4 5 K Z o 一 2 . 5 0 7
进行 K 值换算后 , 为矿物定量分析带来
方便 。测量值和换算值分别为两个 晶面上 的
K 值 , 定量分析 时 , 如 果其 中某一 晶面与其
它线条发生干扰 . 则可选用另一晶面上的 K
3 5
H eb e i Cr e s川 i岛 V ol .2 2N o.4 T ot al N o.8 5 1 9 94
箱式电炉产生还原气氛的方法
石 强 黄启忠 肖汉宁 唐绍裘
(湖南大学化学化工系 ,长沙 4 1 0 0 8 2)
摘 要 通过调节空气流量和碳源数量 、 细度及模拟抽屈窑气氛制度的方式探讨了在箱式电
炉中产生还原气氛的方法 。 从热力学 、 动力学角度分析了碳源种类 、细度对气氛的影响 .
关键词 电护 、还原气氛 、 烧成
hT
e M e t h od
s t o p r od
u e e R e d u e i n g A tm os p h
e r e i n oB
x
`
E l e e t r i c F u r n a c e
S hi Q lan g H
u a n g Q汕朋 g X俪 万朗二 in g T 朗9 S h `叩 iu
( eD p
a rt m e n t o f C h e m is t r y a n d C h e m ie a l E n g i n e ir
n g
,
H
u n a n U n iv e r s it y )
A 丑S T R A C T T h e m e t h司 5 t o p r司 u e e r e d u e in g a t m os p h e r e in t h e bo x e le e t万e f u r n a e e w e er d i-s
cu se d b y m
e a n s of m曰 u l , t i n g t h e q u a n t it y o f e a r ob n so u cr e , e a r比 n s iz e a n d a ir f low , a n d s im ul a t in g
t h e a t m OS p h
e r e
i
n
hs
u t t l e k iln
.
aC
r
bo
n t y详 a n d s iz e o f e a r切n so u cr e a f f ec t in g a t m os p h e r e w a s a n a ly se d
b y w a y of t h
emr 曰”
a
m i
e s a n d d” a m i e s .
K E Y WO R D S
e
l ec t ir
e f u nr
a e e , r
ed
u e in g a t m os p h
e r e ,
f i
r i n g
1 引言
在 烧制 某些 日用 陶 瓷 过 程 中 , 高 于
1 0 0 0℃时陶瓷厂家多采用由强到弱的还原气
氛烧成 ,这是因为这样能降低含 FeO 坯体的
烧结温度 lj[ 、 提高瓷的白度及釉面质量 。
在窑炉中产生还原焰较容易 , 只须调节
燃料与进风量的 比例即可 。 但在新配方的试
验研究中 , 样品通常是在试验室的箱式 电炉
中用氧化气氛烧成 ,或是在工厂窑炉中搭烧 。
前者不是还原性气氛 , 后者与试验配方的实
值 。
6 结语
K 值的准 确性 , 除了文 中提到 的条件
外 , 用于被测晶相的矿物应与未来进 行定量
分析中的该矿物的性能 、 晶态 、 生成条件尽量
相同 。绝对纯的单一矿物在实际中很难找到 ,
这些因素均应予以考虑 。 采用慢扫描 、定位记
数 、重复测量等方法有利于消除各种因素所
造成的偏差 。
由于矿物具有各自的特性 ,其成矿条件 、
组合情况等各有所异 , 因此本文提供的 K 值
原则上适用于在一定工艺条件下的高温合成
物 。诸如莫来石— 董青石质匣钵 、 窑具或耐
火材料等 ,其它不 同生成条件的产物亦可通
过实践予以参考 。
参考文献
国家标准局 . 金属材料定量相分析— X 射线衍射 K值法 . 北京 : 中国标准出版社 , 1 9 8 5
粉末衍射标准联合会 . 粉末衍射卡组检索手册 . 美国 ,
19 7 7
吴乾荣 . 非晶态组分 X 射线衍射定量可能性研究 . 理学
X 射线衍射仪用户协会论文选集 , 19 8 9 , ( l ) : 1 0 2
收稿 日期 : 1 99 4 一 1 0一 1 2