X 射線熒光光譜法測定中、酸性巖礦石中銣鈮鉭鎢錫

周 洪

（湘南地質勘查院，湖南 郴州 423000）

地球地殼組成85%以上都是硅酸鹽，硅酸鹽中由于硅氧四面體以不同的方式結合，形成了種類繁多的硅酸鹽類礦物。硅酸鹽巖石中二氧化硅的含量含量為52%～65%被稱為中性巖，主要巖石有閃長巖、閃長斑巖、安山巖等；二氧化硅的含量含量大于65%的被稱為酸性巖，主要巖石有花崗巖、流紋巖、石英斑巖等[1]。我國南嶺地區是最有代表性的鎢錫鈮鉭銣成礦區之一，對該地區各類多金屬礦床地球化學及成礦機理的研究表明[2-4]，鎢錫鈮鉭銣在云英巖、堿長花崗巖、偉晶巖、粗安巖等中、酸性巖石中均有一定分布。根據文獻[5]，我室主要采用的分析方法是火焰原子吸收光譜法測銣、電感耦合等離子體發射光譜法測鈮和鉭、可見分光光度法測鎢、電感耦合等離子體發射光譜法測錫。實際工作中發現上述方法存在樣品前處理流程繁瑣、鹽分和基體不利于穩定測試的弊端；相比之下，X射線熒光光譜法有樣品前處理相對簡單、多元素主次含量同時測定、精密度高等突出優勢。利用X射線熒光光譜法分別測定銣、鈮鉭、鎢錫已經非常普遍[6-8]，但尚未見對地質勘查類樣品中這五種元素進行同時測定的報道。本文主要采用樣品熔融法，對X射線熒光光譜法測定中、酸性巖礦石中銣鈮鉭鎢錫進行了方法的實驗。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

荷蘭帕納科Axios max X射線熒光光譜儀，配套鈹端窗、銠靶X射線管和SuperQ軟件、監控樣Ausmon；

成都貴恒科技高頻自動熔樣爐，配套鉑-黃金熔樣坩堝及成型模具。

LiBr水溶液：40g/100mL的；NH4NO3水溶液：100g/100mL；混合熔劑：無水四硼酸鋰與偏硼酸鋰配比為67：33；

國家一級標準物質：鉭礦石GBW07155，鎢礦石GBW07241，鎢 鉍 礦 石GBW07284，花 崗 巖 石GBW07103，安山巖GBW07104，石英砂巖GBW07106，水系沉積物GBW07375～GBW07386、GBW07311、GBW07318、GBW07363、GBW07366、GBW07302a， 土 壤 GBW07404～GBW07407、GBW07430。

1.2 樣品制備

準確稱取105℃干燥的待測樣品0.6000g±0.0002g，混合熔劑6.0000g±0.0002g，置于50ml內壁光滑的瓷坩堝中，用塑料細棒攪拌均勻，轉移至鉑黃金坩堝中，使用移液槍依次加入LiBr水溶液0.450g±0.005g、NH4NO3水溶液0.130g±0.005g，放置于高頻熔樣爐熔樣位，按表1所示程序進行熔樣。手動澆注結束后，待熔片與成型模具脫離并充分冷卻，倒出熔片，熔片與模具光潔面接觸面為樣品待測面，其背面貼標簽，轉移至干燥器內保存待測，注意不能污染和損傷待測面。標準樣品根據需要按一定比例精確稱樣后同上步驟，每個標準樣品制備平行兩份熔片：一份參與建立工作曲線，另一份則作為待測樣品，以檢驗工作曲線的準確性和樣品制備的穩定性。

表1 熔融制樣的程序設定

1.3 主要待測元素的測定條件及標樣含量范圍

所有待測物的測定條件中，分光晶體：鈉鎂選擇PX 1、硅鋁選擇PE 002，其余都選擇LiF 200；探測器：硅鋁鈣鎂鉀鈉鈦錳選擇Flow，其余都選擇Scint；過濾片：硅鋁鈣鎂鉀鈉鈦錳硫不使用過濾片，錫選擇Brass（400μm），Br和鉬選擇Al（750μm），其余都選擇Al（200μm）。如表2所示，在選擇好譜線參數后，利用儀器自帶監控樣Ausmon對各元素通道進行2θ角度掃描，可校正待測元素譜線對應角度；背景點設置在不含譜線區域或低豐度元素譜線處；譜線重疊的情況可以大致指出待測物的光譜干擾項：W的干擾元素有Cu、Ni、Sn，而As和Pb對Sn有干擾，Nb會受到Y的干擾，W、Nb對Ta又形成干擾。另外硅鈣鋁鐵鈦作為試樣主要成分及基體、Rh作為康普頓散射線內標元素，需一并測量。根據所選的標準物質的推薦值，在表2中列出了各分析目標物的標樣含量范圍。

表2 分析物測試條件、標樣含量范圍及檢出限

2 結果與討論

2.1 樣品制備階段的條件

經過一定試驗表明，本文采用的混合熔劑適用于大部分硅酸鹽巖礦樣品，僅發現在熔融高純度硅石時容易出現極小部分樣品無法完全溶解，容易開裂；而其它類型樣品均無明顯異常情況。采用1：10的樣品熔劑比，可以制得高質量的熔片，相比低稀釋比熔片有基體更簡單、升溫熔融過程中樣品飛濺機率更小、自吸收效應小等優點，更容易獲得較寬測量范圍的工作曲線。

樣品從400℃開始升溫樣品與溶劑逐漸熔化，升溫過程保持2min～3min左右可助于樣品的氧化和分解；熔融過程保持不超1050℃以減少熔劑和樣品的損失；碳質或硫化物等還原性物質含量較高的樣品必須經過灼燒氧化處理，才能進行熔片操作，否則會對鉑黃金坩堝造成損傷；樣品與熔劑的熔體在機械轉擺過程中能較快達到均勻。對于中、酸性硅酸鹽，考慮到樣品的礦化程度，熔融態總時長控制在8min左右。

脫模劑LiBr的適量加入將有助于熔片冷卻后從模具剝離，并避免澆注過程中樣品熔體在坩堝上附著殘留，減少坩堝的清洗次數、縮短間隙時間，提高樣品前處理效率。LiBr在樣品熔融過程中的揮發性隨樣品和熔劑的組成而變，更與熔樣溫度有關。熔樣結束后，殘留的LiBr中一部分均勻分布在熔片中，另一部分則在熔片表面以一層薄膜形式存在，這層膜的作用就如對X射線加了一個有效但不利于樣品測定的濾光片[9]。而氧化劑NH4NO3雖然全部分解溢出，但會加劇脫模劑的分解和損失。本文的熔片環節在固定熔樣程序條件的同時，通過將LiBr與NH4NO3水溶液以移液槍定量加入的方式，精確控制了脫模劑和氧化劑的用量，有效地將脫模劑在熔片中的殘留控制在一定范圍內，最終測得標樣和樣品中溴元素的X熒光計數率在290kcps～330kcps。

2.2 工作曲線

將各標準樣片在真空條件下進行測定，運用理論α系數和經驗系數相結合，校正相應譜線重疊干擾和基體效應，并使用Rh-KAC散射線內標法進一步校正后，獲得了線性較好的初始工作曲線，再對各曲線中低濃度處密集點進行手動篩選，剔除與背景強度接近的標樣點，重新回歸計算，得到銣鈮鉭鎢錫校準工作曲線。各工作曲線方程式及相關參數如表3所示，均方根偏差和品質因子均小于0.01%，說明校準曲線離散度較小、線性良好，校正結果較佳。

表3 校準參數

2.3 檢出限

2.4 精密度和準確度

以G B W 0 7 1 5 5+G B W 0 7 2 4 1+G B W 0 7 2 8 4+G BW07379(3:1.5:0.5:1)的混合標樣HB-14為例，將平行熔片的第二份B28所測定值與混標樣計算值對比；取某礦區試樣TTS18-749平行制得熔片S01、S02，取TTS18-138和TTS18-162制得熔片S03和S04，與標準方法結果做比對。

另取某礦石19-748與純石英粉按2:4和1：5比例分別制得熔片S05、S06。測得結果換算后與對比值如表4所示，從中可以看出，B28測定值與理論計算結果吻合，S01與S02平行雙份結果良好，S03、S04除WO3外與標準方法結果吻合，S05與S06結果呈2：1比列關系。所以無論是標樣反測、平行樣對比，還是方法對比、樣品稀釋，均能證明本方法滿足一定類型樣品的測試需求。

表4 實驗結果對比

3 結語

X射線熒光光譜法非常依賴標準物質和工作曲線，本文選擇中、酸性巖作為分析對象，充分利用與樣品巖性接近的標準物質，樣品采用熔融制樣的方法，通過控制脫模劑和氧化劑用量，依靠儀器強大的SuperQ軟件校準工作曲線，快速完成了方法的建立；鎢礦石標準物質GBW07241、GBW07284和鉭礦石標準物質GBW07155的引入，拓寬了待測物的測定范圍。

對于含量超出工作曲線范圍的同類樣品，可嘗試利用純石英粉增大稀釋比來測定加以驗證。而超基性巖、硫化礦樣品或其它基體明顯的樣品，則不適用于本方法。