制氮機(jī)主要用于化工原料氣、管道吹掃、氣氛置換、保護(hù)氣氛、產(chǎn)品輸送等。主要應(yīng)用于化工、氨綸、橡膠、塑料、輪胎、聚氨脂、生物科技、中間體等行業(yè)。不少化工行業(yè)對氮?dú)饧兌纫蟛桓撸芏嗉兌却笥?8%就可使用。
在浮法玻璃生產(chǎn)過程中,浮托介質(zhì)在錫槽高溫下極易氧化增加錫的損耗,并使玻璃板面產(chǎn)生各種缺陷因此向錫槽中通入保護(hù)氣體氮?dú)?同時加入5%~10%的氫氣，錫槽形成還原氣氛,使氧化錫重新還原成錫。通過采用杜爾氣體的氨分解制氮?dú)浠旌蠚獯嫠娊庵茪洹?br style="color: rgb(75, 75, 75); font-family: "Lucida Grande", "Lucida Sans Unicode", "Helvetica Neue", "Hiragino Sans GB", "Microsoft Yahei", sans-serif; font-size: 14px; white-space: normal; background-color: rgb(255, 255, 255);"/>并在多條浮法玻璃生產(chǎn)線上的實際應(yīng)用,將低能耗、操作簡單、安全防爆等級相對低的保護(hù)氣體生產(chǎn)設(shè)備投入到浮法玻璃生產(chǎn)線上，為目前生產(chǎn)低、中、浮法玻璃降低氫氣成本進(jìn)行了有益探索。

關(guān)鍵詞：XRD；XRF；石墨材料

目標(biāo)：石墨化度和雜質(zhì)元素分析

引言

石墨具有高溫下不熔融、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好以及化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于航空航天、電池、冶金、核電等行業(yè)。工業(yè)上常將炭素原料（如石油焦、瀝青焦等）經(jīng)過煅燒、破碎、壓型、焙燒、高溫石墨化處理來獲得高性能的人造石墨材料。

理想的石墨晶體結(jié)構(gòu)為密排六方，點(diǎn)陣常數(shù)a=0.2461 nm，c=0.6708 nm，即使是天然石墨，其晶體結(jié)構(gòu)中也存在很多缺陷，點(diǎn)陣常數(shù)與理想石墨相比也存在差別。實際應(yīng)用的人造石墨，其石墨化度受制造工藝和原材料的影響也很大。例如作為航空剎車用的炭/炭復(fù)合材料、鋰電池用的負(fù)極材料等都要求石墨材料必須達(dá)到一定的石墨化度，才能保證材料具有Z佳的使用性能。

石墨材料及其原料中的雜質(zhì)元素分析，也越來越受到很多行業(yè)的關(guān)注。例如在電解鋁行業(yè)中，石墨材料作為預(yù)焙陽極參與電化學(xué)反應(yīng)而被大量消耗。通常制作預(yù)焙陽極的材料來源于石油焦、瀝青以及殘余的陽極，這些原料中的雜質(zhì)元素不僅影響了陽極的質(zhì)量還影響了電解槽中的陽極行為和鋁錠的質(zhì)量。隨著電解鋁行業(yè)大力倡導(dǎo)節(jié)能降耗以及炭素材料出口的增加，行業(yè)迫切需要一種快速方法來測定預(yù)焙陽極及其原料中的雜質(zhì)元素。

石墨材料的石墨化度、產(chǎn)品和原料的雜質(zhì)濃度都是材料性能指標(biāo)和質(zhì)量控制/工藝調(diào)整的依據(jù)，是生產(chǎn)及研

發(fā)過程中必不可少的檢測項目。而XRD和XRF作為成熟的現(xiàn)代分析儀器，是解決這些需求的金標(biāo)準(zhǔn)。

那么賽默飛世爾科技的XRD和XRF能發(fā)揮怎樣的作用呢？

接下來我們將展示如何使用賽家產(chǎn)品，給出石墨化度以及雜質(zhì)元素分析的解決方案。

儀器設(shè)備

本次實驗使用的是賽默飛世爾科技的ARL EQUINOX 100 臺式XRD和ARL PERFORM’X 波長色散X射線熒光光譜儀。

圖1：ARL EQUINOX 100 X射線衍射儀

圖2：ARL PERFORM’X  波長色散X射線熒光光譜儀

實驗與結(jié)果討論

01 XRD測試

測樣前使用標(biāo)準(zhǔn)硅粉（見圖3）對儀器進(jìn)了角度校準(zhǔn)，然后將石墨樣品固定在樣品臺上進(jìn)行測試（見圖4）。使用MATCH ! 軟件處理數(shù)據(jù)，得到石墨（002）晶面層間距d002值后代入Mering–Maire公式（也稱富蘭克林公式）進(jìn)行計算：G = (0.3440 –d002) / (0.3440 –0.3354) × （1）

圖3：NIST SRM640e標(biāo)準(zhǔn)硅粉

如圖5，通過MATCH!軟件中的譜峰擬合功能，得到了優(yōu)化后的d002值。實驗共對五個石墨樣品進(jìn)行了測量，并將所得的d002值分別代入Mering–Maire公式得到了對應(yīng)的石墨化度（見表1）

圖5：MATCH!軟件譜峰擬合后得到d002值

表1：五個石墨樣品的石墨化度結(jié)果

02 WDXRF測試

選擇一系列石墨標(biāo)準(zhǔn)樣品，采用壓片法制樣（見圖6），并按照表2設(shè)定的元素分析條件進(jìn)行測量，并建立工作曲線。

圖6：石墨壓片制樣

表2：石墨樣品的元素分析條件

表3列出了在上述條件下，各元素定量曲線的線性回歸系數(shù)與估計標(biāo)準(zhǔn)誤差（SEE）。線性回歸系數(shù)均大于0.99，同時SEE低于濃度范圍下限所在的數(shù)量級，說明該方法具有較高的可靠性。

表3：石墨樣品各元素工作曲線參數(shù)

取兩個有化學(xué)參考值的待測樣品，每個樣品重復(fù)測試11次，得到分析精度如表4：

表4：分析精度數(shù)據(jù)匯總表

此外，為了考察制樣方法的精度。對編號為47#的樣品在相同的制樣條件下進(jìn)行三次壓片制樣，并對平行樣進(jìn)行測試，得到了表5中的制樣方法精度數(shù)據(jù)：

表5：制樣方法精度數(shù)據(jù)匯總表

小結(jié)

1.使用硅內(nèi)標(biāo)法或者預(yù)先使用硅標(biāo)樣校準(zhǔn)XRD儀器的方法，非常適用于各種碳材料的石墨化度分析，可以非常GX的幫助客戶完成此項檢測。

2.XRF作為一種常用的元素分析方法，與傳統(tǒng)濕法化學(xué)分析方法相比，其制樣簡單和可直接測試固態(tài)樣品的優(yōu)點(diǎn)，大大提高了檢測效率。特別是對于碳材料等輕基體樣品，由于對X射線的吸收較低，可以獲得更高的靈敏度和更低的檢出限。