X 射線熒光光譜法在黃金選冶尾礦綜合利用中的應(yīng)用研究

董艷敏，任麗芳，楊銀柱，張金磊，孫銘旋，楊瑩芳

（山東黃金地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有限公司，山東 萊州 261400）

山東省是我國(guó)產(chǎn)金大省，隨著金礦資源的開(kāi)發(fā)與利用，黃金選冶尾礦的堆積量逐年增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，膠東地區(qū)三大礦山每天產(chǎn)生的尾礦量超過(guò)3 萬(wàn)t。尾礦儲(chǔ)存不僅占用土地資源[1]，而且容易對(duì)環(huán)境造成污染，尾礦庫(kù)的加固和擴(kuò)建消耗大量資金。近年來(lái)，尾礦庫(kù)申請(qǐng)受限，審批十分嚴(yán)格，如何變廢為寶，把尾礦作為原材料資源進(jìn)行綜合利用已迫在眉睫。

黃金選冶尾礦中各元素的含量不同，應(yīng)用價(jià)值也不同。金含量高的尾礦可以通過(guò)再選工藝進(jìn)行再選，含硅酸鹽豐富的尾礦可以用于制作建筑材料，尾礦還有其他用途，如充填采空區(qū)，生產(chǎn)玻璃、化肥、防火材料和化工材料等。黃金選冶尾礦的成分比較復(fù)雜，有的含有鉛、鉻等有害物質(zhì)，再利用前需要處理。因此，想要精準(zhǔn)、充分利用黃金選冶尾礦，必須對(duì)尾礦中各組分含量進(jìn)行測(cè)定。本文建立了一種快速準(zhǔn)確檢測(cè)黃金選冶尾礦的X 射線熒光光譜法，通過(guò)高溫熔融將樣品制成透明玻璃片，用X 射線熒光光譜儀檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果的精密度、準(zhǔn)確度均優(yōu)于傳統(tǒng)檢測(cè)方法，而且耗時(shí)短，檢測(cè)速度快，有利于精確指導(dǎo)黃金選冶尾礦的綜合利用。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器及試劑

主要儀器有兩種。一是波長(zhǎng)色散X 射線熒光光譜儀，由美國(guó)賽默飛世爾科技公司生產(chǎn)，采用真空光路，功率為4.2 kW。二是高頻熔樣機(jī)，由北京靜遠(yuǎn)世紀(jì)科技有限公司生產(chǎn)。主要試劑為復(fù)合熔劑，其由四硼酸鋰（Li2B4O7）和偏硼酸鋰（LiBO2）配制而成，二者質(zhì)量比為67∶33。

1.2 樣品制備

樣品在溫度105 ℃的烘箱內(nèi)干燥2 h[2]，除去物理吸附水分。稱取0.700 0 g 樣品、7.000 g 復(fù)合熔劑置于鉑金坩堝中[3]，用玻璃棒攪拌均勻，加入適量脫模劑（碘化銨），在1 050 ℃溫度下預(yù)氧化3 min，使還原物充分氧化，然后升溫至1 100 ℃熔融7 min。待樣品熔融完全，冷卻形成玻璃片樣品，待測(cè)。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

選擇巖石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、水系沉積物、土壤等47 個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)樣品，按照小節(jié)1.2 流程制備樣品，對(duì)制備好的樣品進(jìn)行X 射線熒光檢測(cè)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 燒失量的校正

由于尾礦中組分的種類比較復(fù)雜，燒失量不確定，對(duì)分析結(jié)果的影響顯著，故進(jìn)行燒失量校正。稱取1.000 0 g 試樣置于已經(jīng)燒至恒重的坩堝中，將試樣鋪平，放于馬弗爐中升溫至1 000 ℃，恒溫保持2 h。按式（1）計(jì)算燒失量校正系數(shù)。燒失量校正系數(shù)參與標(biāo)準(zhǔn)樣品和測(cè)試樣品的結(jié)果計(jì)算。

式中：K為燒失量校正系數(shù)；m為試樣灼燒后的質(zhì)量；m0為試樣灼燒前的質(zhì)量。

2.2 熔樣條件的選擇

半定量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，尾礦中硅含量較高，熔融黏度大，樣品表面組分分布不均勻，影響檢測(cè)結(jié)果。本文選取SiO2含量為98.32%的標(biāo)樣，開(kāi)展條件選擇試驗(yàn)。

2.2.1 樣品與熔劑比例的選擇

按樣品與熔劑比例為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20的標(biāo)準(zhǔn)，分別制作4個(gè)樣品。當(dāng)熔樣比為1∶10、1∶15、1∶20 時(shí)，樣品的熔融質(zhì)量都很好，考慮SiO2的含量高，樣品熔融不均勻，優(yōu)先選擇的熔樣比為1∶15。

2.2.2 脫模劑碘化銨加入量的選擇

當(dāng)?shù)饣@加入量過(guò)少時(shí)，樣品中間會(huì)凹陷，有毛邊，黏連坩堝，當(dāng)?shù)饣@加入量過(guò)多時(shí)，樣品易碎。在樣品中分別加入0.05 g、0.10 g、0.20 g、0.30 g、0.40 g 碘化銨，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)饣@加入量為0.30 g 時(shí)，SiO2含量高的樣品脫模效果和成片效果較好。

2.3 方法檢出限

首先計(jì)算10 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品中各組分的檢出限，然后取其平均值作為X 射線熒光光譜法（簡(jiǎn)稱本法）的各組分檢出限[4]，結(jié)果如表1 所示。

表1 各組分檢出限

2.4 方法精密度

針對(duì)同一尾礦樣品，采用本法分別重復(fù)制備10個(gè)樣片，對(duì)樣片進(jìn)行測(cè)定[5]，檢驗(yàn)方法的精密度，結(jié)果如表2 所示。由表2 可見(jiàn)，該方法的精密度高，重現(xiàn)性好，能夠極好地滿足分析檢測(cè)要求。

表2 方法精密度

2.5 方法準(zhǔn)確度

選擇3 個(gè)尾礦樣品，分別用X 射線熒光光譜法和化學(xué)法進(jìn)行分析，結(jié)果如表3 所示。檢測(cè)結(jié)果表明，X 射線熒光光譜法與化學(xué)法測(cè)定值一致。

表3 不同方法測(cè)定結(jié)果對(duì)比

2.6 樣品檢測(cè)

本文選取膠東地區(qū)三大礦山的尾礦進(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)果如表4 所示。三大礦山的黃金選冶尾礦以硅酸鹽為主，SiO2和Al2O3的含量較高，可以用作建材生產(chǎn)的原材料，Cu、Pb、Zn、Fe 的含量較低，沒(méi)有回收此類元素的價(jià)值。尾礦含有Mn、P 等元素，可以制成化肥和土壤改良劑，Pb、Cr 有害元素的含量低，不影響選冶尾礦的再利用。

表4 尾礦檢測(cè)分析結(jié)果

（續(xù)表4）

3 結(jié)論

本文建立了一種快速準(zhǔn)確分析黃金選冶尾礦中各組分含量的X 射線熒光光譜法。與化學(xué)法相比，本方法檢測(cè)速度快，可以同時(shí)檢測(cè)幾十種元素，大大節(jié)省了勞動(dòng)成本和檢測(cè)時(shí)間，檢出限低，精密度和準(zhǔn)確度良好，能夠滿足生產(chǎn)分析對(duì)質(zhì)量檢驗(yàn)的需求。利用本方法對(duì)膠東三大礦山尾礦進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)用效果良好，為黃金選冶尾礦的再利用提供依據(jù)。