原子熒光測定巖礦中金屬元素的不確定度分析

潘曉雨

（國土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心，甘肅 蘭州 730050）

金屬元素對于人類的日常生活非常的重要，它們幾乎分布在人們周圍的一切地方，可以說沒有金屬，就沒有現(xiàn)代生活中發(fā)達(dá)的科技，從最初殷商時(shí)代的青銅器，到現(xiàn)在擁有各種各樣用途的金屬制品，礦石的開采與金屬的冶煉貫穿了人類的科技發(fā)展史。隨著科技的發(fā)展，測定礦石中的金屬元素的含量也成為了冶金行業(yè)的重要工作。在礦石的金屬元素測定中，金、銀、銅等貴重金屬是檢測的重點(diǎn)對象，它們的用途決定了它們的價(jià)值，并不是因?yàn)榻疸y顏色好看它們價(jià)值才得到了提高，而是這兩種元素在高科技產(chǎn)品有較大的用途，這才是提高了它們價(jià)值的根本原因[1]?；谝恍┵F重金屬的重要性，以及開采礦石與冶煉金屬的巨大成本，為保證金屬能具有較大的出產(chǎn)量，對巖礦中金屬元素的含量進(jìn)行更準(zhǔn)確的測定變得尤為重要，即降低金屬元素的不確定度成為了重中之重。因此選用原子熒光光譜法來測定巖礦中金屬元素含量，通過能更精準(zhǔn)地測量礦石中的金屬元素的含量，已達(dá)到節(jié)省成本與增大產(chǎn)值的目的。

1 對原子熒光光譜測定法的介紹

原子熒光是一種性質(zhì)為光致發(fā)光的原子光，即二次發(fā)光。光是由原子外層電子進(jìn)行能級的跳躍而形成，而原子熒光是由氣態(tài)原子經(jīng)原激光的輻射，其電子向低能級躍遷，并發(fā)射出與原激光波長相同或不同的光，即為原子熒光。基于原子熒光光譜法對不同金屬元素有不同測定方式，因此本文舉例說明。

（1）針對于汞元素的原子熒光光譜法。首先將已經(jīng)初步測定具有汞元素的礦石進(jìn)行第一次粉碎，之后再進(jìn)行第二步碾碎，通過篩分將其直徑降低到100μm以下。將礦石粉放入預(yù)先備好的王水溶液進(jìn)行消解。將礦石與王水溶液的混合物放在優(yōu)化好的原子熒光下，通過王水標(biāo)準(zhǔn)溶液與溶液混合物對熒光值的影響，對兩者熒光強(qiáng)度進(jìn)行對比來繪制出溶液中汞元素含量曲線，之后，由該曲線得出礦石中汞元素含量，之后，再選用另外幾塊礦石進(jìn)行測定，通過計(jì)算大致估計(jì)出同一礦區(qū)礦石中汞元素的含量。需注意的是，汞元素的靈敏度和污染性極高，因此在測量后進(jìn)行安全的處理[2]。

（2）針對于銻元素的原子熒光光譜法。銻元素與汞元素有很大不同，因此，其所用的原子熒光光譜法也有些不同。將銻礦石用鹽酸溶解，制成銻標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別取五種不同濃度的梯度銻標(biāo)準(zhǔn)溶液各100ml，將配置好的溶液放入原子熒光光度計(jì)中，進(jìn)行測定，通過熒光強(qiáng)度的對比繪制熒光強(qiáng)度曲線，再根據(jù)該曲線計(jì)算出原銻標(biāo)準(zhǔn)溶液的銻含量及礦石中的銻含量。

以上為針對于汞、銻兩種元素采用的不同原子熒光光譜法。雖然所采用的方法不同，但是都達(dá)到了準(zhǔn)確測定的目的，即實(shí)現(xiàn)了礦石中金屬元素測定的不確定度的降低。

2 基于原子熒光光譜法對礦石中金屬元素不確定度的研究

不確定度的概念是指由于測量誤差的存在，對測量值不能確定的程度。它是測量結(jié)果準(zhǔn)確度的指標(biāo)，不確定度越小，測量值與真實(shí)值就越接近?；谠訜晒夤庾V法對礦石中金屬元素不確定度的研究，一方面可以提高其可靠性，另一方面也可以與其它測定方法進(jìn)行比較，從而彰顯其不確定度低的優(yōu)勢。本文對于金屬元素不確定度的研究，僅從對比方面研究，將原子發(fā)射光譜分析法、原子吸收光譜法、X射線熒光光譜法這三種方法與原子熒光光譜法進(jìn)行比較。

2.1 原子發(fā)射光譜分析法

原子發(fā)射光譜分析法：用電弧或者電火花提供高能量使礦石樣品汽化并激發(fā)其發(fā)光，將所發(fā)的光用分光器分光，得到不同波長的原子光譜，根據(jù)原子光譜線的波長與強(qiáng)度，確定元素的種類與其濃度，最終求出礦石中金屬元素的含量。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)用性很強(qiáng)，可以同時(shí)分析多種元素的種類和含量。但缺點(diǎn)也很明顯，有些元素?zé)o法通過該方法測出，并且準(zhǔn)確度要低于原子熒光光譜法。

2.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法：將樣品礦石進(jìn)行特殊處理使其成為汽化，設(shè)置一個(gè)適當(dāng)?shù)陌l(fā)光源，利用不同金屬元素吸收不同波長的光輻射的性質(zhì)，用光源照射氣態(tài)物，這是就可以形成不同強(qiáng)度和波長的線性光譜，再根據(jù)強(qiáng)度與波長推測出元素的種類與濃度。這樣運(yùn)用原子吸收光譜法就得出了礦石中金屬元素的含量。原子吸收光譜法有很大的弊端，它不能對多種元素進(jìn)行同時(shí)分析，并且檢測時(shí)間較高。

2.3 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法：用X射線照射礦石樣品，照射到原子核的X射線能量與原子核內(nèi)層電子的能量在同一數(shù)量級時(shí)，能量會發(fā)生躍遷，最終會形成過剩的能量并會以X射線的形式輻射出來。這種方法操作比較簡單，方法也比較靈活多變，但與原子熒光光譜法相比較的話，X射線熒光光譜法只能測定出礦石樣品中的元素種類，并不能測定出各種元素的含量。

將三種金屬元素測定方法與原子熒光光譜法進(jìn)行對比，原子熒光光譜法的實(shí)際運(yùn)用時(shí)，將熒光光度計(jì)置于優(yōu)化條件下，可根據(jù)金屬元素種類與測定方法，得出以下方程：

該方程為測定金屬元素標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，a、b表示均表示不同金屬元素的性能參數(shù)，該曲線所測定值能精確到0.1ug/ml，而與其它三種的對比，如表1所示。

表1 三種方法對比

總結(jié)來說，在礦石金屬元素的測定中，這四種方法是目前最先進(jìn)，效率最高的，在實(shí)際測定時(shí)，往往會將幾種方法相互配合來使用。在不同標(biāo)準(zhǔn)的測定中，會使用不同的方法，當(dāng)對礦石中的金屬元素的準(zhǔn)確含量要求很高，即不確定度要求很低時(shí)，用原子熒光光譜法是最優(yōu)的選擇。

3 結(jié)語

如今原子熒光光譜法在礦石金屬元素測定上的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，并且原子熒光的技術(shù)的研究也在逐漸進(jìn)步完善，相信日后原子熒光光譜法必將成為礦石金屬元素測定的主流測定方法。本文通過介紹原子熒光光譜法的性質(zhì)與實(shí)施步驟，以及將原子發(fā)射光譜分析法、原子吸收光譜法、X射線熒光光譜法這三種金屬元素測定法與原子熒光光譜法進(jìn)行對比研究，最終得到原子熒光光譜法對于礦石中金屬元素的不確定度的降低具有更佳的效果。