X射线荧光光谱法在地质样品检测中的应用

李红军 ,方 远 ,汪鹤鸣

(江西铜业集团公司德兴铜矿,江西德兴 334224)

X射线荧光光谱法在地质样品检测中的应用

李红军 ,方 远 ,汪鹤鸣

(江西铜业集团公司德兴铜矿,江西德兴 334224)

利用高功率 X射线荧光光谱仪,采用粉末压片制样的方法,检测地质样品中铜、钼、砷、锑、铋五种元素含量,提高了地质样品检测速度。

X射线荧光光谱;检测;地质样品

0 前言

X射线荧光光谱法已广泛用于地质样品分析研究中[1-2]。它快速简便,用于多元素同时测定,其检出限、精密度和准确性都满足了地质科学研究的要求,是一种理想的多元素同时测定的现代分析方法。

地质样品的检验分析工作是地质勘探中最前沿的一项工作,它为采矿和选矿提供了前期指导数据。由于地质样品分析的项目较多,用化学分析方法测定样品存在成本高、耗时长、分析工作量大、污染多等诸多缺点。本文利用高功率 X射线荧光光谱仪,采用粉末压片[4]制样,通过大量的实验,成功地开发出地质样中铜、钼、砷、锑、铋五种元素同时检测的方法,大大减少了地质样品分析的工作量,降低了分析成本,提高了工作效率,减少了分析对环境造成的污染,而且检测结果令人满意。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

荷兰 Panalytical公司 P W4400型 X射线荧光光谱仪,超尖锐端窗Rh靶X射线管,75μm超薄铍窗。

SL-201半自动压样机。(上海盛力仪器有限公司)

1.2 样品制备方法

1.2.1 样品粒度

取同一样品分别做了过 150、180、200目粒度实验,实验结果见表 1:

表 1 粒度影响试验

从表 1中可以看出,过 200目效果最好,过 180目粒度能满足压片和检测的要求,过 150目的样品压片时经常出现裂缝或散裂现象。因在日常化学分析通常地质样品经 100～l O5℃烘干 1h后,加工的粒度为过 180目,所以本方法直接采用粒度过 180目的样品进行压片。

1.2.2 取样量实验

取同一样品按样重量分批进行压片试验,比较分析结果稳定性。第一批按称取 5g量分别进行压片 5块,以后每批增加 1g进行压片,直到最后一批 称样量为 14g进行实验,试验数据见表 2。

表 2 取样量影响试验

从表 2试验结果看,取样量 6g以下时数据的稳定性稍差,但差距不太明显,当样品增加到 12g以上时,压片容易出现少量裂纹,数据的稳定性也随之变差。最后确定取地质样品在8g-12g间进行压片分析。

1.3 标准样品及标准化样品的选择

1.3.1 标准样品的选择

标准样品是建立仪器标准工作曲线的关键,但市场上购买的标准样品其代表性难以满足 X射线荧光光谱仪检测的要求。为了确保标准样品的矿物结构、化学成分,含量范围等方面与未知样品保持一致,我们采取了现场自制标准样品的方法。具体做法是:在现场样品库中找出各元素含量有一定梯度的具有代表性的地质样品,用经典化学分析方法进行多人多次准确定值,取其平均值作为该标准样品的真值。

1.3.2 标准化样品的选择

标准化样品是为了校正仪器的漂移而使用的性质稳定的样品,标准化工作通常要在每次测定未知样品之前进行。我们采用含有铜、钼、砷、锑、铋等元素的金属样品作为标准化样品。

1.4 仪器工作条件

本实验采用的仪器为荷兰 Panalytical公司PW4400型 X射线荧光光谱仪,超尖锐端窗 Rh靶 X射线管。各元素检测条件见下表 3。

表 3 元素测定条件

1.5 工作曲线的绘制和基体校正

确定了曲线的测定条件后,把标准样品放入 X射线荧光光谱仪进行扫描,获得各个测量元素的计数率系列点,绘制出各检测元素工作曲线,然后进行回归计算。对于工作曲线不能满足检测要求的,必须采用基体校正,我们采用计数率或浓度系数模型进行基体校正。

1.6 建立 InstrumentMonitor模型

每条工作曲线建成后,都要选取均匀的、稳定的且有一定浓度值的monitor样品,在 SuperQ4.0检测软件 system set-up窗口中建立 monitor模型,可采用一点或多点校正的方式校正仪器漂移。

2 方法的精密度和准确度

2.1 精密度

对同一样品进行 10次测定,对这 10次结果进行数理统计,计算出平均值和 RSD值,见表 4。

表 4 方法的精密度结果

由表 4中数据可知,所有组分的 RSD远小于5.0%,因此,该方法具有良好的精密度。

2.2 准确度

建立工作曲线后,我们进行了大量的对比实验,从表中可以看出,该方法具有很高的准确度。

表 5 检测结果对照

3 结语

实验表明,该方法具有良好的精密度和准确度,完全可以满足金属矿山地质样品中铜、钼、砷、锑、铋五种元素检测要求。本方法己在我单位应用近两年了,效果良好,大大提高了工作效率,为 X射线荧光光谱仪用于地质样品中其他元素的检测提供了借鉴。当然值得一提的是,要想用 X射线荧光光谱仪获得更准确地定量检测结果,在检测过程中应特别注意克服 X荧光的基体效应,并做好相应的监控,避免结果失真。

REFERENCES

[1] 吉昂,陶光仪,卓尚军,罗立强.X射线荧光光谱分析.北京:科学出版社,2003.177-185.

[2] 张蕾,李小红,陈超英,舒朝滨.X一射线荧光法在地质样品分析测试中的应用.资源环境与工程,2006,20(4):455-458.

[3] 田雨.X荧光光谱仪分析测试技术.油气田地面工程,2005, 24(10):45岩石矿物分析编写组.岩石矿物分析(第二分册)第三版.北京:地质出版社,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

李红军(1976-),男,安徽桐城人,本科,从事化学分析工作。E-mail:tongchengli9@163.com