粉末壓片-X射線熒光光譜測定商洛市尾礦中化學成分

王艷 杜苗 鐘慧琴(中陜核工業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代材料產業的快速發展，商洛市的礦產資源開發也得到了很大的發展，但隨之也產生了大量的尾礦堆積。商洛市處于自然災害多發區，尾礦庫長期面臨著山洪、泥石流等自然災害威脅，同時尾礦成分和其選礦殘留的藥劑也嚴重影響生態環境。因此尾礦資源的綜合利用產業開發具有重要意義。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方向。因此在進行尾礦資源開發利用前，需要先對尾礦的化學成分進行系統檢測。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，已廣泛應用于環境、地質、材料等領域的日常檢測。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利用提供數據支持。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

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

1.2 儀器分析條件

根據樣品中需要分析的組分的性質和含量范圍，對元素的分析譜線、分光晶體、探測器、準直器和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鑲邊，在35 t的壓力下，保壓時間20s，壓制成片。

2 結果與討論

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確性和均勻性。通過實驗確定，當樣品粒度小于74μm時，各組分的熒光強度基本趨于穩定，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 繪制標準曲線

校準樣品和待測樣品的組成，結構應該相似，而且校準樣品中各元素的含量范圍應該盡量寬，各元素含量也應該有適當的梯度。本方法選擇巖石標準GBW07103～GBW07122，土壤標準GBW07401～GBW07408和水系沉積物標準GBW07301～GBW07318作為標準樣品制片，測定各元素含量。以所得元素X射線強度為縱坐標，元素含量為橫坐標，繪制標準工作曲線。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%，Fe2O3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都會影響檢測結果的準確性。

在繪制標準曲線時，儀器根據標準樣品的兩次檢測結果，自動算出相應的漂移系數，進行儀器漂移校正。通常譜線重疊會導致元素間的吸收增強效應，使測定結果不準確。通過元素掃描分析確定干擾元素，計算譜線重疊校正系數，在測量時添加干擾元素譜線，通過干擾校正系數校正譜線重疊干擾。采用粉末壓片法制備樣品在分析時受基體效應影響很嚴重，測量結果會因基體效應而造成嚴重偏差。實驗中采用儀器軟件中經驗校正法進行計算處理后消除基體效應的影響，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，所得結果見表2。結果顯示，各組分測定結果的RSD均小于5%，該方法精密度良好，可滿足日常分析要求。

2.5 準確度

選取標準樣品GBW07103和GBW07122，采用實驗方法對各組分含量進行測定，結果見表3。結果顯示，標準樣品中各組分測定值與參考值吻合，滿足檢測要求。

表2 精密度測定結果

表3 準確度測定結果

3 結語

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，采用標準樣品建立標準工作曲線，進行精密度、準確度試驗。結果顯示本方法具有良好的精密度和準確度，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。