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

0 引言

近年來，隨著以新能源材料、有色金屬、非金屬和建材等為重點的現(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)，尾礦庫長期面臨著山洪、泥石流等自然災(zāi)害威脅，同時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，這也是決定了其開發(fā)方向。因此在進行尾礦資源開發(fā)利用前，需要先對尾礦的化學(xué)成分進行系統(tǒng)檢測。X射線熒光光譜法適用于樣品中多種成分的同時測定，快速高效，制樣方法簡便，已廣泛應(yīng)用于環(huán)境、地質(zhì)、材料等領(lǐng)域的日常檢測。本方法采用粉末壓片-X射線熒光光譜法測定商洛市尾礦中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO 等成分的含量，為商洛市尾礦資源開發(fā)利用提供數(shù)據(jù)支持。

1 實驗部分

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；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，對元素的分析譜線、分光晶體、探測器、準(zhǔn)直器和PHA等條件進行選擇，確定分析元素的最佳測量條件，如表1所示。

1.3 樣品的制備

尾礦庫樣品數(shù)量多，需要盡量簡便、快速的制樣方式。選擇粉末壓片法進行制樣，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，樣品粒度大小會影響X射線的熒光強度，壓樣機壓力和保壓時間會影響樣片的準(zhǔn)確性和均勻性。通過實驗確定，當(dāng)樣品粒度小于74μm時，各組分的熒光強度基本趨于穩(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，可用于儀器測定。

2.2 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

校準(zhǔn)樣品和待測樣品的組成，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，測定各元素含量。以所得元素X射線強度為縱坐標(biāo)，元素含量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。其中Al2O3的含量檢測范圍為0.68%～29.26%，CaO的含量檢測范圍為0.10%～51.10%，K2O的含量檢測范圍為0.12%～5.34%，MgO的含量檢測范圍為0.15%～7.77%，Na2O的含量檢測范圍為0.03%～5.30%，F(xiàn)e2O3的含量檢測范圍為0.21%～18.76%，SiO2的含量檢測范圍為6.65%～90.36%，Mn的含量檢測范圍為28μg/g～2490μg/g，P 的含量檢測范圍為57μg/g～4130μg/g，Ti的含量檢測范圍為230μg/g～20200μg/g，Cr的含量檢測范圍為3.4μg/g～410μg/g，Cu的含量檢測范圍為2.2μg/g～1230μg/g，Pb的含量檢測范圍為5.0μg/g～636μg/g，Zn的含量檢測范圍為7.0μg/g～780μg/g。

表1 分析元素測量條件

2.3 干擾校正

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

在繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時，儀器根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品的兩次檢測結(jié)果，自動算出相應(yīng)的漂移系數(shù)，進行儀器漂移校正。通常譜線重疊會導(dǎo)致元素間的吸收增強效應(yīng)，使測定結(jié)果不準(zhǔn)確。通過元素掃描分析確定干擾元素，計算譜線重疊校正系數(shù)，在測量時添加干擾元素譜線，通過干擾校正系數(shù)校正譜線重疊干擾。采用粉末壓片法制備樣品在分析時受基體效應(yīng)影響很嚴(yán)重，測量結(jié)果會因基體效應(yīng)而造成嚴(yán)重偏差。實驗中采用儀器軟件中經(jīng)驗校正法進行計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

取同一尾礦庫樣品WKK-03按樣品制備方法壓制6個樣片，采用實驗方法對各組分含量進行測定，所得結(jié)果見表2。結(jié)果顯示，各組分測定結(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，采用實驗方法對各組分含量進行測定，結(jié)果見表3。結(jié)果顯示，標(biāo)準(zhǔn)樣品中各組分測定值與參考值吻合，滿足檢測要求。

表2 精密度測定結(jié)果

表3 準(zhǔn)確度測定結(jié)果

3 結(jié)語

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