淺談ICP-MS在測(cè)試巖石中鎢元素含量的應(yīng)用

＊尹 坤

（黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用研究所 黑龍江 150040）

淺談ICP-MS在測(cè)試巖石中鎢元素含量的應(yīng)用

＊尹 坤

（黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用研究所 黑龍江 150040）

現(xiàn)代科技的進(jìn)步離不開(kāi)相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備的更新?lián)Q代，這也就造成了在科技不斷發(fā)展的現(xiàn)今無(wú)論科研機(jī)構(gòu)還是工業(yè)企業(yè)對(duì)于鎢這一原材料的需求量越來(lái)越大。人們對(duì)鎢早已經(jīng)不在陌生，早期的電燈泡中的發(fā)光材料就是由鎢絲制成的，而在現(xiàn)代化的科技發(fā)展之中，人們也因?yàn)殒u有著極高熔點(diǎn)的這一物理性質(zhì)使其在各個(gè)領(lǐng)域，尤其是電器、電子機(jī)械致之中得到了廣泛的應(yīng)用。為現(xiàn)代化的科研設(shè)備、工業(yè)機(jī)械提供了有力的保障。由此本文就ICP-MS在測(cè)試巖石中鎢元素含量的具體方式進(jìn)行了分析研究。

ICP-MS；測(cè)試巖石中鎢元素含量

我國(guó)每年鎢的開(kāi)采量和出口量都位居世界第一，是名副其實(shí)的產(chǎn)鎢大國(guó)，并且通過(guò)檢測(cè)證實(shí)我國(guó)對(duì)于鎢的儲(chǔ)藏量極其的豐富。科技發(fā)展使得社會(huì)對(duì)于鎢的需求量不斷的上升，在機(jī)械生產(chǎn)、科技研發(fā)領(lǐng)域，鎢的使用方面也逐漸豐富了樣品的二維分布分析圖像

樣品的測(cè)量區(qū)域?yàn)閳D中紅色正方形所選定的區(qū)域。其二維分布分析圖像如圖1所示。其中，MgO、SiO2、SO3、CaO、Fe2O3的含量范圍如表3所示。

圖1 樣品的二維分布分析圖像

表3 MgO、SiO2、SO3、CaO、Fe2O3的含量范圍

從圖1和表3可以看出，MgO、SiO2、SO3、CaO、Fe2O3等的分布呈相關(guān)性。符合磁鐵礦的特征。

3.結(jié)論

利用日本理學(xué)的ZSX Primus Ⅱ型波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀所配備的微區(qū)分析功能，能夠?qū)x定的礦石樣品中的特征元素和伴生元素進(jìn)行微區(qū)分析，得到所選位置的礦石的化學(xué)成分組成，進(jìn)而為巖礦鑒定工作提供科學(xué)、快速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持和幫助。由于采用X熒光微區(qū)分析，樣品的前處理簡(jiǎn)單易行，在測(cè)量中又大大的降低了礦石的基體效應(yīng)的影響，且儀器具有良好的精密度。因此，將本法用于巖石礦物鑒定的輔助工作中是可行的。當(dāng)然，進(jìn)一步的研究需要在今后的工作中，具體細(xì)化和完善。

[1]葛良全,孫傳敏,谷懿等．微束微區(qū)X熒光礦物探針?lè)治鰞x的研制[J]．礦物巖石,2010．

[2]梁述廷,劉玉純．X射線熒光光譜微區(qū)分析在銅礦石鑒定上的應(yīng)用[J]．中國(guó)理學(xué)XRF光譜儀用戶(hù)第十屆學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集,2012: 29-36．

曹峰（1984～），男，黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用研究所，研究方向：分析測(cè)試。起來(lái)。并且我國(guó)目前對(duì)于鎢的開(kāi)采也已經(jīng)進(jìn)入到了另一個(gè)階段，一些容易被發(fā)現(xiàn)的鎢礦已經(jīng)在很大程序上被開(kāi)采了，而更多的鎢隱藏在地表深處或者不易發(fā)現(xiàn)的地方，這就需要相關(guān)技術(shù)人員能夠準(zhǔn)確的判斷出巖石中鎢元素的含量，以方便進(jìn)行下一步的金屬鎢的開(kāi)采。

(責(zé)任編輯李燕）

1.ICP-MS檢測(cè)方法對(duì)于巖層中鎢元素含量的測(cè)定

(1)ICP-MS檢測(cè)法的概述

ICP-MS就是一種電感耦合等離子體質(zhì)譜，ICP是一種質(zhì)譜的高溫離子源，而 MS 部分為四極快速掃描質(zhì)譜儀。因此，ICP-MS 的主體是由炬管、負(fù)載線圈等組成。其中，炬管由三層石英套管組成，而負(fù)載線圈主要繞在炬管上端，由高頻電源耦合供電之后便會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生垂直于線圈平面的磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生離子和電子等。通常情況下，ICP-MS 主要由三部分組成，分別包括 ICP 焰炬，接口裝置和質(zhì)譜儀。如果要想獲得良好的測(cè)定效果，就需要對(duì)ICP-MS 的每一個(gè)設(shè)置進(jìn)行設(shè)置，使其滿(mǎn)足相應(yīng)的工作條件。

(2)巖石中鎢元素ICP-MS測(cè)量方法的原理

在檢驗(yàn)原理上，傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法主要是運(yùn)用分光光度法對(duì)巖石中的鎢元素進(jìn)行檢測(cè)，在某些的確還有采用原子吸收法的方式對(duì)鎢元素進(jìn)行檢驗(yàn)。但無(wú)論這兩種方法中的哪種在對(duì)鎢元素進(jìn)行檢測(cè)分析的時(shí)候都需要對(duì)巖石進(jìn)行前處理，而在前處理的階段，巖石中含有較多的雜質(zhì)不易處理，并且在對(duì)巖石進(jìn)行萃取的時(shí)候很難進(jìn)行，由此可見(jiàn)這兩種方法在實(shí)際的操作之中都存在這一些局限性以及弊端。而ICP-MS檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)，無(wú)疑解決了這個(gè)難題，使得巖石中鎢元素含量的測(cè)定進(jìn)程得到了推動(dòng)。

(3)ICP-MS檢測(cè)方法的特征

ICP-MS檢測(cè)方法在實(shí)施階段有著諸多的優(yōu)勢(shì)，能夠根據(jù)測(cè)量所得譜線靈活的選擇進(jìn)一步的測(cè)量方法。首先，可以對(duì)樣品巖石采取ICP-MS檢測(cè)方法研究之后所得到的分析譜線較為簡(jiǎn)單，沒(méi)有多余的干擾峰值，能夠較為清晰的確定相應(yīng)數(shù)值，能夠通過(guò)對(duì)譜線進(jìn)行和質(zhì)荷比的計(jì)算方法確定出樣品中所含有的元素。其次，可以用采用ICP-MS檢測(cè)方法對(duì)樣品巖石中的所有元素進(jìn)行掃描，采用大面積覆蓋的方式確保對(duì)于樣品中含有元素盡可能高的檢測(cè)。而ICP-MS檢測(cè)方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，一旦在檢驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)檢驗(yàn)儀器存在問(wèn)題，可以立即停止儀器，并且用純凈水以及高純度藥品配置標(biāo)準(zhǔn)樣，對(duì)儀器進(jìn)行矯正，在保證儀器穩(wěn)定之后在進(jìn)行進(jìn)一步樣品中鎢元素的監(jiān)測(cè)工作。

2.采用ICP-MS檢測(cè)方式檢測(cè)巖石中鎢元素含量的過(guò)程

(1)實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)試劑在分析過(guò)程中使用高純?nèi)ルx子水、鹽酸、硝酸、高氯酸、王水等溶液。實(shí)驗(yàn)儀器選用美國(guó)熱電生產(chǎn)的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，即 ICP-MS。25ml的聚四氟乙烯燒杯，耐氫氟酸的矩管，高純度的氬氣，可達(dá)到 99．9%。

(2)實(shí)驗(yàn)方法

由于巖石的種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，使得對(duì)巖石的樣品處理也比較復(fù)雜。首先，要用電子天平秤稱(chēng)取0．1g的巖石礦物樣品，經(jīng)過(guò)2h的高溫干燥之后，將其放入聚四氟乙烯的坩堝中，用高純水濕潤(rùn)巖石樣品，待濕潤(rùn)之后加入5mL氫氟酸和等量的硝酸以及1mL高氯酸，接著加熱坩堝至溶液中的白煙冒干凈，加入5mL王水溶液，待溶解完全后轉(zhuǎn)入干凈的容量瓶中，并進(jìn)行定容搖勻，等待測(cè)試，與此同時(shí)，還要進(jìn)行空白試驗(yàn)，為后期的檢出限提供有效參考依據(jù)。

(3)樣品測(cè)試

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析以及相應(yīng)的測(cè)量條件等，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和分析軟件進(jìn)行元素含量的計(jì)算和測(cè)量，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和分析軟件自動(dòng)保存相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

(4)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

采用外標(biāo)法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，同時(shí)利用鎢的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行溶液的配置，并將其做為橫坐標(biāo)，而橫坐標(biāo)則為測(cè)試結(jié)果的峰面積，基于此，繪制出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3.討論

(1)采用ICP-MS檢測(cè)方式對(duì)巖石中鎢元素含量檢測(cè)的準(zhǔn)確性

在本次試驗(yàn)中充分的遵循了科學(xué)實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠保證有較高的準(zhǔn)確率，本次試驗(yàn)采用了多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的方式。在實(shí)驗(yàn)中共選擇出了5批具有代表性的巖石樣品，并針對(duì)這5批樣本共計(jì)進(jìn)行了6次實(shí)驗(yàn)。在試驗(yàn)之后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并在統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，最終得出結(jié)論采用ICP-MS檢測(cè)方法對(duì)巖石總鎢元素進(jìn)行測(cè)量過(guò)程其結(jié)果顯示，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0．92%—1．31%之間，這一經(jīng)過(guò)多次重復(fù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有力的表明了ICP-MS檢測(cè)方法具有極高的準(zhǔn)確性，也進(jìn)一步說(shuō)明了ICP-MS檢測(cè)方法能夠在實(shí)際檢驗(yàn)之中適用到我國(guó)的大部分地區(qū)。

(2)采用ICP-MS檢測(cè)方式對(duì)巖石中鎢元素含量檢測(cè)的檢出限

在界定ICP-MS檢測(cè)方式的檢出限的過(guò)程中，本次實(shí)驗(yàn)也嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。在界定的過(guò)程中，共采用了10組空白樣品，并連續(xù)進(jìn)行界定，在后續(xù)的計(jì)算中適用三倍的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。最后計(jì)算得出，本次實(shí)驗(yàn)采用ICP-MS檢測(cè)方式對(duì)巖石鎢元素含量的檢出限為1μg/g。

(3)在操作中對(duì)巖石的具體處理方式

在操作中對(duì)于巖石的溶解一般情況下有兩種方式，一種是采用酸性溶液溶解巖樣本的方法，另一種是用堿性溶液進(jìn)行溶解。雖然使用堿性溶液對(duì)巖石進(jìn)行溶解的時(shí)候能夠保證一定的安全性，但是在另一方面采用堿性溶液進(jìn)行巖石溶解操作的時(shí)候，會(huì)將鈉離子以及鉀離子引入到檢測(cè)樣品之中，也就影響了檢驗(yàn)結(jié)果，并且使用堿性溶液進(jìn)行溶解的過(guò)程會(huì)顯得較為繁瑣。而使用酸性溶液就不會(huì)出現(xiàn)上述情況，因此在巖石處理過(guò)程中最好能夠使用酸性溶液。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)，最終證明酸ICP-MS檢測(cè)方式能夠準(zhǔn)確的并且迅速的檢測(cè)出巖石中的鎢元素含量。而ICP-MS檢測(cè)方法的推廣也必將能夠推動(dòng)我國(guó)巖層中鎢元素檢測(cè)、勘探的進(jìn)程，也就能夠進(jìn)一步的滿(mǎn)足我國(guó)現(xiàn)代高速發(fā)展的科研、工業(yè)對(duì)于鎢的需要。也能夠充分利用我國(guó)豐富的鎢元素儲(chǔ)量，進(jìn)一步發(fā)揮鎢元素所獨(dú)具的科研價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、工業(yè)價(jià)值，從而有力的推動(dòng)我國(guó)綜合國(guó)力的提高。

【作者簡(jiǎn)介】

尹坤（1984～），男，黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用研究所，研究方向：分析測(cè)試。

(責(zé)任編輯李燕）

Application of ICP-MS in the Measurement of Tungsten Content in Rock

Yin Kun
(Geology and Mining Measurement and Application Research Institution, Heilongjiang,150040)

The progress of modern science and technology cannot leave the upgrading of related laboratory equipment and production equipment, which also causes the phenomenon that in the age of increasingly developed science and technology, no matter for the scientific research institutions or industries and enterprises, their demand for the raw material of tungsten becomes bigger and bigger. Tungsten has been not strange to people and the luminescent material in early lights is made up of tungsten wire and in modern development of science and technology, tungsten has been used into various fields by people because its physical properties of high melting point, especially in the fields of electric appliance and electronic machinery, it has been widely used, which provides a strong guarantee for modern scientific research equipment and industrial machinery. Thus in this paper, it takes analytical investigation of specific methods of ICP-MS in measuring the tungsten element content in rock.

ICP-MS；measurement of tungsten content in rock

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