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10分鐘精準測定鋁土礦中AAl?O?與RSiO?含量
鋁土礦中AAl2O3和RSiO2的測定
ARL X'TRA Companion X射線衍射系統
鋁土礦的精確特征鑒定對于優化鋁生產工藝至關重要。X射線衍射 (XRD) 是一種功能強大的分析技術，可詳細了解鋁土礦的礦物成分，特別是活性氧化鋁 (AAl2O3) 和反應性二氧化硅(RSiO2)。這兩個參數是拜耳法的關鍵性能指標，拜耳法是目前從鋁土礦中提取氧化鋁的主要方法。
活性氧化鋁的主要形態為三水鋁石、勃姆石和水鋁石，它決定了氧化鋁提取過程的效率和產量。反應性二氧化硅的通常形態為高嶺石和石英，在反應過程中可能會形成不良的鈉鋁硅酸鹽相，因而會降低氧化鋁回收率并增加運營成本。
與傳統的濕化學分析法相比，采用XRD對鋁土礦中的活性氧化鋁和反應性二氧化硅進行定量效果更佳，因為它能提供快速、無損和精確的礦物學數據。此外，在分析過程中無需使用有害化學物質，這有助于保護環境并節省成本。
行業專業人員通過采用XRD了解鋁土礦錯綜復雜的礦物學特征，可提升工藝效率、減少雜質并優化資源利用，最終實現更具可持續性且更經濟高效的氧化鋁生產。
儀器和軟件
Thermo Scientific™ ARL™ X'TRA Companion XRD 系統（參見圖1）是一款簡單易用的臺式XRD儀器，適用于常規相分析以及更高級的應用。
圖1.ARL X'TRA Companion衍射系統
產品亮點
ARL X'TRA Companion XRD系統采用Bragg-Brentano幾何結構的θ/θ聯動測角儀（半徑160 mm），并配有600 W X射線源（銅或鈷靶）。
該系統通過發散和索勒狹縫控制束流的徑向和軸向準直，同時通過可變束刀來減少空氣散射。
可選配集成式水冷卻機。
由于采用了先進的固態像素探測器（55×55 µm間距），ARL X'TRA Companion儀器的數據采集速度極快，并具備一鍵式Rietveld定量功能，還可將結果自動傳輸至Thermo Scientific™ SolstiX™ Pronto儀器控制軟件中無縫集成的LIMS（實驗室信息管理系統）中。
實驗
使用Cu Kα（1.541874 Å）輻射，在反射模式下對鋁土礦CRM BCS 395和NIST 696進行10分鐘測量（5-65°2θ）。通過旋轉樣品和選用探測器的能量濾波功能來進行數據采集，以減少樣品的熒光信號（參見圖2和圖3）。使用Profex軟件 (BGMN) 進行定量分析（Rietveld法），并計算出AAl2O3（勃姆石和三水鋁石）和RSiO2（粘土和石英）的含量。
圖2.BCS 396鋁土礦礦石的測量（10分鐘）
圖3.NIST 696鋁土礦礦石的測量（10分鐘）
結果與討論
物相鑒定和定量分析顯示，氧化鋁含量高，含硅相位含量低（參見表1）。
表1.BCS 395和NIST 696的精修結果
經認證的元素成分與根據Rietveld精修計算出的結果非常一致。偏差很可能是由于數據庫中成分組成的變化造成的，這對天然樣品來說很有可能（參見表2）。
表2.BCS 395和NIST 696的計算所得元素成分與認證元素成分的對比
因此，AAl2O3含量分別為54.8% (BCS 395) 和56.8% (NIST 696)，RSiO2含量分別為 1.0% (BCS 395) 和 4.4% (NIST 696)。
兩種樣品均符合用于拜耳法的優質礦石標準。
本文總結
ARL X'TRA Companion衍射儀系統在10分鐘內測得的數據非常適合用于確定鋁土礦樣品中AAl2O3和RSiO2的含量，這得益于它采用的高性能探測器和卓越的光子能量過濾技術。
SolstiX Pronto軟件具備一鍵分析功能，讓每個人都能輕松操作，以減輕操作員負擔，在提高效率的同時仍然維持高質量結果。