X射線熒光分析方法在礦產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用

李萍

【摘 要】在現(xiàn)代采礦業(yè)的發(fā)展中，礦產(chǎn)品的質(zhì)量檢測方法占據(jù)著十分重要的地位，由于對礦產(chǎn)品的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)越來越高，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的化工分析檢測方法已經(jīng)無法滿足精細(xì)檢測的需要，因此，我們需要尋找新的更有效的礦產(chǎn)品檢測方法。X光射線熒光分析方法就是一項(xiàng)新的技術(shù)，其相對于化學(xué)方法分析具有更加有效的優(yōu)勢，本文將對此方法展開分析與討論，希望能夠給相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供一些借鑒與幫助。

【關(guān)鍵詞】X射線熒光分析；礦產(chǎn)品檢測；應(yīng)用

通過一些實(shí)際的測驗(yàn)與對比，我們發(fā)現(xiàn)X射線熒光分析方法相對于傳統(tǒng)化學(xué)分析更具有實(shí)效性，X射線熒光分析方法便于操作、精準(zhǔn)度高、檢測速度快，十分適合投入到現(xiàn)代礦產(chǎn)品檢測中使用。因此，為了使X射線熒光分析方法能夠更好的投入使用，為我國礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更有效的幫助，我們需要對其具體使用要點(diǎn)與操作難點(diǎn)進(jìn)行分析，為了能夠更好的將X射線熒光分析檢測技術(shù)全方位的應(yīng)用到礦料檢測中，解決化學(xué)方法檢測時(shí)間長、精準(zhǔn)度低且操作復(fù)雜等問題，本文將就“X射線熒光分析方法在礦產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用”此題目進(jìn)行分析與探討。

一、X射線熒光簡介

X射線熒光分析（XRF）是一種確定物質(zhì)中常量和微量元素種類和含量的方法。它使用初級X射線光子或其他微粒子激發(fā)物質(zhì)中的原子，產(chǎn)生二次特征X射線（X射線熒光），用于材料成分分析和化學(xué)狀態(tài)研究。

二、X射線熒光分析儀器簡介

現(xiàn)代X射線熒光光譜儀由以下部分組成：X射線發(fā)生器（X射線管，高壓電源和穩(wěn)定電流裝置），光譜檢測系統(tǒng)（分析晶體，準(zhǔn)直器和檢測器），計(jì)數(shù)和記錄系統(tǒng)（脈沖輻射分析儀，校準(zhǔn)器，定時(shí)器，積分器，記錄儀）。光譜中不同熒光強(qiáng)度的線條與元素的濃度有一定的關(guān)系。因此，可以通過儀器中產(chǎn)生的光譜波長與熒光強(qiáng)度來進(jìn)行定性和定量分析。該方法具有譜線簡單，分析速度快，多元素測量和同時(shí)分析的優(yōu)點(diǎn)。

在20世紀(jì)50年代早期，當(dāng)首次引入商用X射線熒光光譜儀時(shí)，它們的主要功能是元素的定性和半定量分析。在20世紀(jì)80年代后期元素相互作用的數(shù)學(xué)校正結(jié)果已應(yīng)用于半定量分析。隨后，X射線熒光光譜儀制造商推出了自己的X射線熒光分析儀器，這些儀器的共同特點(diǎn)是都需要標(biāo)準(zhǔn)樣品。在儀器使用時(shí)，可以一次性確定樣品，而樣品的大小，形態(tài)和形狀可以不同。分析元素是從氟到鈾的元素，樣品的分析時(shí)間為15到30分鐘。

三、X射線熒光分析原理簡介

使用由X射線發(fā)生器或放射性同位素源發(fā)射的X射線作為能量源，相同的元素相互作用以激發(fā)原子的內(nèi)部電子。從當(dāng)前基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)。一旦電子從激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)，它就會(huì)釋放能量并發(fā)射元素固有能量的X射線。它被稱為特征X射線。特征X元素的含量和強(qiáng)度在特定條件下顯示直接比例，并且可以根據(jù)比例關(guān)系進(jìn)行定量分析。在樣品分析過程中，由于樣品的不同，應(yīng)考慮基體效應(yīng)校正。如果礦物質(zhì)由許多物質(zhì)組成，則應(yīng)考慮基體效應(yīng)校正，標(biāo)準(zhǔn)曲線分別校準(zhǔn)。另外，特征X射線元素的含量與僅在一定范圍內(nèi)的強(qiáng)度之間存在線性相關(guān)。所以如果它具有廣泛的變化，可用于確定過程，以提高儀器分析的準(zhǔn)確性和精密性。

X射線熒光光譜法是一種相對分析方法。X射線熒光光譜儀僅提供X射線熒光的強(qiáng)度，以及其準(zhǔn)確的量化需求。但是通常難以獲得各種標(biāo)準(zhǔn)樣品，這限制了X射線熒光光譜法的應(yīng)用。

四、X射線熒光分析儀在礦產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

（一）小型X射線熒光分析儀

小型X射線熒光分析儀可用于對單一金屬元素的檢測分析，除了需要檢測的尾礦和濃縮物外，總鐵量的測定可以通過鐵礦廠來進(jìn)行具體的分析。為了提高儀器分析的準(zhǔn)確性，有必要測試10種含量范圍從3%到70%的工藝產(chǎn)品。可以校準(zhǔn)五種標(biāo)準(zhǔn)曲線的半成品尾礦和半成品濃縮物，零級尾礦和零級濃縮物和原礦石。許多對比實(shí)驗(yàn)如表1所示。與化學(xué)分析相比，利用X射線熒光分析儀進(jìn)行檢測所產(chǎn)生的最大誤差為0.53%，最大尾礦誤差為0.58%，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)化學(xué)檢測誤差，完全可以滿足生產(chǎn)過程的控制要求。

從表1中，我們可以看到以下幾點(diǎn)。首先，存在較大的個(gè)體錯(cuò)誤。這是因?yàn)榈V石特性存在很大差異。近年來，通過調(diào)整補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)曲線，對于不同礦石特性的適應(yīng)性得到了很大提高。濃縮物的誤差小于尾礦的誤差，因?yàn)槲驳V中較高的雜質(zhì)含量和較低的總鐵含量會(huì)在一定程度上影響儀器的測量。尾礦分析中測量的準(zhǔn)確性和化學(xué)分析方法的誤差導(dǎo)致最終儀器分析和實(shí)驗(yàn)室分析之間的差異很大。

（二）大型X射線熒光分析儀

與小型儀器相比，大型X射線熒光分析儀對不同礦料的特性具有更高的辨識率，對于礦石成分的識別更加精準(zhǔn)。激發(fā)能量主要用于放射性物質(zhì)和X射線管。它可用于Mn，Mg的檢測。在螢石和菱鎂礦，錳礦石工廠檢查中，可以應(yīng)用到Ca、Fe和Si等元素的檢測中。大型X射線熒光分析儀與小型儀器具有相同的原理，許多原料的性質(zhì)都對其產(chǎn)生一定的影響。如果我們想要有效地提高檢測的準(zhǔn)確性，我們應(yīng)該正確的使用儀器。對于錳礦石和螢石等原材料，每年都有大量的原材料，而根據(jù)制造商的說法，不同原材料供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)曲線是分開校準(zhǔn)的，因此線路校準(zhǔn)工作進(jìn)行的不夠完整，并且由于時(shí)間長，對供應(yīng)商的抽樣工作受多種因素影響無法實(shí)現(xiàn)。因此，大型X射線熒光分析儀器的使用仍存在一定的困難。

（三）強(qiáng)度測量的可靠性

在非標(biāo)準(zhǔn)樣品分析方法中，分析樣品中的組分范圍為10%至100%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。每個(gè)特征譜線的確定條件由軟件自動(dòng)給出。通常，當(dāng)儀器工作在全功率或高功率時(shí)，它可以獲得強(qiáng)信號，可以滿足微量元素測定的要求。但在確定高含量元素時(shí)，它將超過探測器的線性范圍。儀器會(huì)自動(dòng)將電流降低5到10倍，以確保主要元素計(jì)數(shù)率的可靠性。

五、小結(jié)

小型X射線熒光分析儀是不全面的，因?yàn)樗荒軠y量單個(gè)元素，僅用于檢測工廠加工產(chǎn)品與過程檢測。大型X射線熒光分析儀可檢測錳，鎂，鈣，鐵，硅等元素，并檢測進(jìn)口礦產(chǎn)品和礦渣，它更適用于測量與全面的性質(zhì)檢查。過去，化學(xué)分析需要很長時(shí)間，這會(huì)增加工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而新的檢測方法會(huì)大幅度降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。該方法不僅操作簡便，而且可以縮短采購產(chǎn)品的測試時(shí)間和礦石生產(chǎn)樣品的分析時(shí)間，分析效率非常高。更重要的是，在使用X射線熒光分析后，可以檢測出購買的不合格產(chǎn)品，并且可以增加螢石，錳礦等礦石的合格率。希望在日后的研究中，相關(guān)人員能夠研究出更加有效的X射線熒光分析檢測技術(shù)。

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