X射線熒光光譜法在地質樣品檢測中的應用

李紅軍 ,方 遠 ,汪鶴鳴

(江西銅業集團公司德興銅礦,江西德興 334224)

X射線熒光光譜法在地質樣品檢測中的應用

李紅軍 ,方 遠 ,汪鶴鳴

(江西銅業集團公司德興銅礦,江西德興 334224)

利用高功率 X射線熒光光譜儀,采用粉末壓片制樣的方法,檢測地質樣品中銅、鉬、砷、銻、鉍五種元素含量,提高了地質樣品檢測速度。

X射線熒光光譜;檢測;地質樣品

0 前言

X射線熒光光譜法已廣泛用于地質樣品分析研究中[1-2]。它快速簡便,用于多元素同時測定,其檢出限、精密度和準確性都滿足了地質科學研究的要求,是一種理想的多元素同時測定的現代分析方法。

地質樣品的檢驗分析工作是地質勘探中最前沿的一項工作,它為采礦和選礦提供了前期指導數據。由于地質樣品分析的項目較多,用化學分析方法測定樣品存在成本高、耗時長、分析工作量大、污染多等諸多缺點。本文利用高功率 X射線熒光光譜儀,采用粉末壓片[4]制樣,通過大量的實驗,成功地開發出地質樣中銅、鉬、砷、銻、鉍五種元素同時檢測的方法,大大減少了地質樣品分析的工作量,降低了分析成本,提高了工作效率,減少了分析對環境造成的污染,而且檢測結果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

荷蘭 Panalytical公司 P W4400型 X射線熒光光譜儀,超尖銳端窗Rh靶X射線管,75μm超薄鈹窗。

SL-201半自動壓樣機。(上海盛力儀器有限公司)

1.2 樣品制備方法

1.2.1 樣品粒度

取同一樣品分別做了過 150、180、200目粒度實驗,實驗結果見表 1:

表 1 粒度影響試驗

從表 1中可以看出,過 200目效果最好,過 180目粒度能滿足壓片和檢測的要求,過 150目的樣品壓片時經常出現裂縫或散裂現象。因在日常化學分析通常地質樣品經 100～l O5℃烘干 1h后,加工的粒度為過 180目,所以本方法直接采用粒度過 180目的樣品進行壓片。

1.2.2 取樣量實驗

取同一樣品按樣重量分批進行壓片試驗,比較分析結果穩定性。第一批按稱取 5g量分別進行壓片 5塊,以后每批增加 1g進行壓片,直到最后一批 稱樣量為 14g進行實驗,試驗數據見表 2。

表 2 取樣量影響試驗

從表 2試驗結果看,取樣量 6g以下時數據的穩定性稍差,但差距不太明顯,當樣品增加到 12g以上時,壓片容易出現少量裂紋,數據的穩定性也隨之變差。最后確定取地質樣品在8g-12g間進行壓片分析。

1.3 標準樣品及標準化樣品的選擇

1.3.1 標準樣品的選擇

標準樣品是建立儀器標準工作曲線的關鍵,但市場上購買的標準樣品其代表性難以滿足 X射線熒光光譜儀檢測的要求。為了確保標準樣品的礦物結構、化學成分,含量范圍等方面與未知樣品保持一致,我們采取了現場自制標準樣品的方法。具體做法是:在現場樣品庫中找出各元素含量有一定梯度的具有代表性的地質樣品,用經典化學分析方法進行多人多次準確定值,取其平均值作為該標準樣品的真值。

1.3.2 標準化樣品的選擇

標準化樣品是為了校正儀器的漂移而使用的性質穩定的樣品,標準化工作通常要在每次測定未知樣品之前進行。我們采用含有銅、鉬、砷、銻、鉍等元素的金屬樣品作為標準化樣品。

1.4 儀器工作條件

本實驗采用的儀器為荷蘭 Panalytical公司PW4400型 X射線熒光光譜儀,超尖銳端窗 Rh靶 X射線管。各元素檢測條件見下表 3。

表 3 元素測定條件

1.5 工作曲線的繪制和基體校正

確定了曲線的測定條件后,把標準樣品放入 X射線熒光光譜儀進行掃描,獲得各個測量元素的計數率系列點,繪制出各檢測元素工作曲線,然后進行回歸計算。對于工作曲線不能滿足檢測要求的,必須采用基體校正,我們采用計數率或濃度系數模型進行基體校正。

1.6 建立 InstrumentMonitor模型

每條工作曲線建成后,都要選取均勻的、穩定的且有一定濃度值的monitor樣品,在 SuperQ4.0檢測軟件 system set-up窗口中建立 monitor模型,可采用一點或多點校正的方式校正儀器漂移。

2 方法的精密度和準確度

2.1 精密度

對同一樣品進行 10次測定,對這 10次結果進行數理統計,計算出平均值和 RSD值,見表 4。

表 4 方法的精密度結果

由表 4中數據可知,所有組分的 RSD遠小于5.0%,因此,該方法具有良好的精密度。

2.2 準確度

建立工作曲線后,我們進行了大量的對比實驗,從表中可以看出,該方法具有很高的準確度。

表 5 檢測結果對照

3 結語

實驗表明,該方法具有良好的精密度和準確度,完全可以滿足金屬礦山地質樣品中銅、鉬、砷、銻、鉍五種元素檢測要求。本方法己在我單位應用近兩年了,效果良好,大大提高了工作效率,為 X射線熒光光譜儀用于地質樣品中其他元素的檢測提供了借鑒。當然值得一提的是,要想用 X射線熒光光譜儀獲得更準確地定量檢測結果,在檢測過程中應特別注意克服 X熒光的基體效應,并做好相應的監控,避免結果失真。

REFERENCES

[1] 吉昂,陶光儀,卓尚軍,羅立強.X射線熒光光譜分析.北京:科學出版社,2003.177-185.

[2] 張蕾,李小紅,陳超英,舒朝濱.X一射線熒光法在地質樣品分析測試中的應用.資源環境與工程,2006,20(4):455-458.

[3] 田雨.X熒光光譜儀分析測試技術.油氣田地面工程,2005, 24(10):45巖石礦物分析編寫組.巖石礦物分析(第二分冊)第三版.北京:地質出版社,1991.317-337.

Application of X-ray Fluorescence Spectrum in Detection of Geological Samples

L IHong-jun,FANG Yuan,WANG He-Ming
(Dexing CopperMine of JCC,Dexing,Jiangxi,334224,China)

This paper presents a simultaneous determination method for the content of copper,molybdenum,arsenic,antimony and bismuth in geological samples by using pressed powder disc method for samples,self-made standard samples for working curve and the high-power X-ray fluorescence spectrograph.The method improves the deter mination speed of geological samples.

X-ray;X-ray fluorescence spectrum;determination;geological samples;powder pressing

book=101,ebook=152

O657.34;P62

B

1009-3842(2010)03-0101-03

2010-06-01

李紅軍(1976-),男,安徽桐城人,本科,從事化學分析工作。E-mail:tongchengli9@163.com