粉末壓片-X射線熒光光譜測(cè)定商洛市尾礦中化學(xué)成分

王艷 杜苗 鐘慧琴(中陜核工業(yè)集團(tuán)綜合分析測(cè)試有限公司，陜西 西安 710024)

0 引言

近年來(lái)，隨著以新能源材料、有色金屬、非金屬和建材等為重點(diǎn)的現(xiàn)代材料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，商洛市的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)也得到了很大的發(fā)展，但隨之也產(chǎn)生了大量的尾礦堆積。商洛市處于自然災(zāi)害多發(fā)區(qū)，尾礦庫(kù)長(zhǎng)期面臨著山洪、泥石流等自然災(zāi)害威脅，同時(shí)尾礦成分和其選礦殘留的藥劑也嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。因此尾礦資源的綜合利用產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)具有重要意義。不同礦種的尾礦中主要成分的含量差別很大，這也是決定了其開(kāi)發(fā)方向。因此在進(jìn)行尾礦資源開(kāi)發(fā)利用前，需要先對(duì)尾礦的化學(xué)成分進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)。X射線熒光光譜法適用于樣品中多種成分的同時(shí)測(cè)定，快速高效，制樣方法簡(jiǎn)便，已廣泛應(yīng)用于環(huán)境、地質(zhì)、材料等領(lǐng)域的日常檢測(cè)。本方法采用粉末壓片-X射線熒光光譜法測(cè)定商洛市尾礦中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO 等成分的含量，為商洛市尾礦資源開(kāi)發(fā)利用提供數(shù)據(jù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

ZSX PrimusⅡ型X射線熒光光譜儀，日本理學(xué)公司；ZHY-401B型壓樣機(jī)；低壓聚乙烯塑料壓環(huán)；P10氣體(90%氬氣+10%甲烷氣)。

1.2 儀器分析條件

根據(jù)樣品中需要分析的組分的性質(zhì)和含量范圍，對(duì)元素的分析譜線、分光晶體、探測(cè)器、準(zhǔn)直器和PHA等條件進(jìn)行選擇，確定分析元素的最佳測(cè)量條件，如表1所示。

1.3 樣品的制備

尾礦庫(kù)樣品數(shù)量多，需要盡量簡(jiǎn)便、快速的制樣方式。選擇粉末壓片法進(jìn)行制樣，稱取4.00克粉末樣品放入模具，撥平，用低壓聚乙烯塑料環(huán)鑲邊，在35 t的壓力下，保壓時(shí)間20s，壓制成片。

2 結(jié)果與討論

2.1 制樣條件

采用粉末壓片法制樣時(shí)，樣品粒度大小會(huì)影響X射線的熒光強(qiáng)度，壓樣機(jī)壓力和保壓時(shí)間會(huì)影響樣片的準(zhǔn)確性和均勻性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，當(dāng)樣品粒度小于74μm時(shí)，各組分的熒光強(qiáng)度基本趨于穩(wěn)定，因此選擇樣品粒度小于74μm。在35t的壓力下，保壓20 s，制得的樣片表面光滑、均勻，可用于儀器測(cè)定。

2.2 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

校準(zhǔn)樣品和待測(cè)樣品的組成，結(jié)構(gòu)應(yīng)該相似，而且校準(zhǔn)樣品中各元素的含量范圍應(yīng)該盡量寬，各元素含量也應(yīng)該有適當(dāng)?shù)奶荻?。本方法選擇巖石標(biāo)準(zhǔn)GBW07103～GBW07122，土壤標(biāo)準(zhǔn)GBW07401～GBW07408和水系沉積物標(biāo)準(zhǔn)GBW07301～GBW07318作為標(biāo)準(zhǔn)樣品制片，測(cè)定各元素含量。以所得元素X射線強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，元素含量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。其中Al2O3的含量檢測(cè)范圍為0.68%～29.26%，CaO的含量檢測(cè)范圍為0.10%～51.10%，K2O的含量檢測(cè)范圍為0.12%～5.34%，MgO的含量檢測(cè)范圍為0.15%～7.77%，Na2O的含量檢測(cè)范圍為0.03%～5.30%，F(xiàn)e2O3的含量檢測(cè)范圍為0.21%～18.76%，SiO2的含量檢測(cè)范圍為6.65%～90.36%，Mn的含量檢測(cè)范圍為28μg/g～2490μg/g，P 的含量檢測(cè)范圍為57μg/g～4130μg/g，Ti的含量檢測(cè)范圍為230μg/g～20200μg/g，Cr的含量檢測(cè)范圍為3.4μg/g～410μg/g，Cu的含量檢測(cè)范圍為2.2μg/g～1230μg/g，Pb的含量檢測(cè)范圍為5.0μg/g～636μg/g，Zn的含量檢測(cè)范圍為7.0μg/g～780μg/g。

表1 分析元素測(cè)量條件

2.3 干擾校正

X熒光光譜法測(cè)定尾礦庫(kù)樣品中各組分含量時(shí)，儀器漂移、元素間譜線干擾以及基體效應(yīng)都會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，儀器根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品的兩次檢測(cè)結(jié)果，自動(dòng)算出相應(yīng)的漂移系數(shù)，進(jìn)行儀器漂移校正。通常譜線重疊會(huì)導(dǎo)致元素間的吸收增強(qiáng)效應(yīng)，使測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確。通過(guò)元素掃描分析確定干擾元素，計(jì)算譜線重疊校正系數(shù)，在測(cè)量時(shí)添加干擾元素譜線，通過(guò)干擾校正系數(shù)校正譜線重疊干擾。采用粉末壓片法制備樣品在分析時(shí)受基體效應(yīng)影響很嚴(yán)重，測(cè)量結(jié)果會(huì)因基體效應(yīng)而造成嚴(yán)重偏差。實(shí)驗(yàn)中采用儀器軟件中經(jīng)驗(yàn)校正法進(jìn)行計(jì)算處理后消除基體效應(yīng)的影響，效果良好。

2.4 方法精密度

取同一尾礦庫(kù)樣品WKK-03按樣品制備方法壓制6個(gè)樣片，采用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)各組分含量進(jìn)行測(cè)定，所得結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果顯示，各組分測(cè)定結(jié)果的RSD均小于5%，該方法精密度良好，可滿足日常分析要求。

2.5 準(zhǔn)確度

選取標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07103和GBW07122，采用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)各組分含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。結(jié)果顯示，標(biāo)準(zhǔn)樣品中各組分測(cè)定值與參考值吻合，滿足檢測(cè)要求。

表2 精密度測(cè)定結(jié)果

表3 準(zhǔn)確度測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

本方法采用粉末壓片-X射線熒光光譜法測(cè)定尾礦庫(kù)中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO 等成分的含量，通過(guò)制樣條件選擇，儀器測(cè)量條件選擇，采用標(biāo)準(zhǔn)樣品建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，進(jìn)行精密度、準(zhǔn)確度試驗(yàn)。結(jié)果顯示本方法具有良好的精密度和準(zhǔn)確度，且方法樣品制備簡(jiǎn)單、快速高效、檢驗(yàn)成本低，滿足大批量樣品檢測(cè)需求，可用于商洛市尾礦庫(kù)樣品檢測(cè)。