X 射线荧光光谱法在黄金选冶尾矿综合利用中的应用研究

董艳敏，任丽芳，杨银柱，张金磊，孙铭旋，杨莹芳

（山东黄金地质矿产勘查有限公司，山东 莱州 261400）

山东省是我国产金大省，随着金矿资源的开发与利用，黄金选冶尾矿的堆积量逐年增加，据统计，胶东地区三大矿山每天产生的尾矿量超过3 万t。尾矿储存不仅占用土地资源[1]，而且容易对环境造成污染，尾矿库的加固和扩建消耗大量资金。近年来，尾矿库申请受限，审批十分严格，如何变废为宝，把尾矿作为原材料资源进行综合利用已迫在眉睫。

黄金选冶尾矿中各元素的含量不同，应用价值也不同。金含量高的尾矿可以通过再选工艺进行再选，含硅酸盐丰富的尾矿可以用于制作建筑材料，尾矿还有其他用途，如充填采空区，生产玻璃、化肥、防火材料和化工材料等。黄金选冶尾矿的成分比较复杂，有的含有铅、铬等有害物质，再利用前需要处理。因此，想要精准、充分利用黄金选冶尾矿，必须对尾矿中各组分含量进行测定。本文建立了一种快速准确检测黄金选冶尾矿的X 射线荧光光谱法，通过高温熔融将样品制成透明玻璃片，用X 射线荧光光谱仪检测，检测结果的精密度、准确度均优于传统检测方法，而且耗时短，检测速度快，有利于精确指导黄金选冶尾矿的综合利用。

1 试验部分

1.1 仪器及试剂

主要仪器有两种。一是波长色散X 射线荧光光谱仪，由美国赛默飞世尔科技公司生产，采用真空光路，功率为4.2 kW。二是高频熔样机，由北京静远世纪科技有限公司生产。主要试剂为复合熔剂，其由四硼酸锂（Li2B4O7）和偏硼酸锂（LiBO2）配制而成，二者质量比为67∶33。

1.2 样品制备

样品在温度105 ℃的烘箱内干燥2 h[2]，除去物理吸附水分。称取0.700 0 g 样品、7.000 g 复合熔剂置于铂金坩埚中[3]，用玻璃棒搅拌均匀，加入适量脱模剂（碘化铵），在1 050 ℃温度下预氧化3 min，使还原物充分氧化，然后升温至1 100 ℃熔融7 min。待样品熔融完全，冷却形成玻璃片样品，待测。

1.3 标准曲线绘制

选择岩石标准物质、水系沉积物、土壤等47 个国家标准物质作为标准样品，按照小节1.2 流程制备样品，对制备好的样品进行X 射线荧光检测，绘制标准曲线。

2 结果与讨论

2.1 烧失量的校正

由于尾矿中组分的种类比较复杂，烧失量不确定，对分析结果的影响显著，故进行烧失量校正。称取1.000 0 g 试样置于已经烧至恒重的坩埚中，将试样铺平，放于马弗炉中升温至1 000 ℃，恒温保持2 h。按式（1）计算烧失量校正系数。烧失量校正系数参与标准样品和测试样品的结果计算。

式中：K为烧失量校正系数；m为试样灼烧后的质量；m0为试样灼烧前的质量。

2.2 熔样条件的选择

半定量检测发现，尾矿中硅含量较高，熔融黏度大，样品表面组分分布不均匀，影响检测结果。本文选取SiO2含量为98.32%的标样，开展条件选择试验。

2.2.1 样品与熔剂比例的选择

按样品与熔剂比例为1∶5、1∶10、1∶15、1∶20的标准，分别制作4个样品。当熔样比为1∶10、1∶15、1∶20 时，样品的熔融质量都很好，考虑SiO2的含量高，样品熔融不均匀，优先选择的熔样比为1∶15。

2.2.2 脱模剂碘化铵加入量的选择

当碘化铵加入量过少时，样品中间会凹陷，有毛边，黏连坩埚，当碘化铵加入量过多时，样品易碎。在样品中分别加入0.05 g、0.10 g、0.20 g、0.30 g、0.40 g 碘化铵，试验发现，当碘化铵加入量为0.30 g 时，SiO2含量高的样品脱模效果和成片效果较好。

2.3 方法检出限

首先计算10 个标准样品中各组分的检出限，然后取其平均值作为X 射线荧光光谱法（简称本法）的各组分检出限[4]，结果如表1 所示。

表1 各组分检出限

2.4 方法精密度

针对同一尾矿样品，采用本法分别重复制备10个样片，对样片进行测定[5]，检验方法的精密度，结果如表2 所示。由表2 可见，该方法的精密度高，重现性好，能够极好地满足分析检测要求。

表2 方法精密度

2.5 方法准确度

选择3 个尾矿样品，分别用X 射线荧光光谱法和化学法进行分析，结果如表3 所示。检测结果表明，X 射线荧光光谱法与化学法测定值一致。

表3 不同方法测定结果对比

2.6 样品检测

本文选取胶东地区三大矿山的尾矿进行检测分析，结果如表4 所示。三大矿山的黄金选冶尾矿以硅酸盐为主，SiO2和Al2O3的含量较高，可以用作建材生产的原材料，Cu、Pb、Zn、Fe 的含量较低，没有回收此类元素的价值。尾矿含有Mn、P 等元素，可以制成化肥和土壤改良剂，Pb、Cr 有害元素的含量低，不影响选冶尾矿的再利用。

表4 尾矿检测分析结果

（续表4）

3 结论

本文建立了一种快速准确分析黄金选冶尾矿中各组分含量的X 射线荧光光谱法。与化学法相比，本方法检测速度快，可以同时检测几十种元素，大大节省了劳动成本和检测时间，检出限低，精密度和准确度良好，能够满足生产分析对质量检验的需求。利用本方法对胶东三大矿山尾矿进行检测，应用效果良好，为黄金选冶尾矿的再利用提供依据。