X射线荧光光谱法测定砂岩中SiO2、Al2O3、CaO、MgO含量

刘永星，周成洪，付 珑

（广东省云浮市质量计量监督检测所， 广东 云浮 527300）

分析测试

X射线荧光光谱法测定砂岩中SiO2、Al2O3、CaO、MgO含量

刘永星，周成洪，付 珑

（广东省云浮市质量计量监督检测所， 广东 云浮 527300）

确定了用X射线荧光光谱法测定砂岩中SiO2、Al2O3、CaO、MgO的含量的最佳测定条件，该方法简单、分析速度快，SiO2、Al2O3、CaO、MgO的相对标准偏差分别为0.22%、1.9%、5.3%、6.1%，结果稳定可靠。经大量试验证明，采用此法测定，操作方便，准确度高，结果令人满意。

X射线荧光光谱法；砂岩；二氧化硅；三氧化二铝；氧化钙；氧化镁

砂岩由石英颗粒形成，结构稳定，通常呈淡褐色或红色，主要含SiO2、Al2O3、CaO、MgO等组分。砂岩是源区岩石经风化、剥蚀、搬运在盆地中堆积形成，岩石由碎屑和填隙物两部分构成，碎屑除石英、长石外还有白云母、重矿物、岩屑等，填隙物包括胶结物和碎屑杂基两种组分。砂岩中SiO2、Al2O3、CaO、MgO的测定目前国家尚无相应的检测标准，采用X射线荧光光谱法测定砂岩中SiO2、Al2O3、CaO、MgO含量具有分析速度快、精密度高、重现性好、一次可给出多种组分信息等优点。作为一种实时、在线分析，X-射线荧光光谱法能够准确及时给出检测结果[1-4]；随着计算机技术的发展，X-射线荧光光谱仪将会在工业生产、分析研究等领域的应用越来越广泛[5]。

1 实验部分

1.1 原理

试样用无水四硼酸锂和偏硼酸锂的混合熔剂熔融，以硝酸铵为氧化剂，加入少量溴化锂和碘化铵作脱模剂，放入高频熔样机中1 050 ℃温度下熔样10 min，冷却后制成玻璃样片，用X射线荧光光谱仪进行测定，根据荧光强度计算成分含量。

1.2 仪器与试剂

X射线荧光光谱仪：帕纳科PW4400/40;

高频熔样机：GHB-K1高频熔样机;

铂金坩埚：95%Pt+5%Au;

混合熔剂：2份Li2B4O（7AR）+1份LiBO（2AR）,在700 ℃灼烧2 h;

氧化剂：不含待测元素的硝酸铵（AR）;

脱模剂：溴化锂溶液（15 g/L）。

1.3 实验方法

1.3.1 试样的制备

将砂岩样品磨细，全部过孔径为125 μ m的试验筛，于(105±5)℃鼓风烘箱中烘干2～4 h，取出置于干燥器中冷却至室温。

1.3.2 分析方法

称取0.6 g试样（精确至0.000 2 g）和6 g混合熔剂（精确至0.001 g）置于铂金坩埚内，混合均匀，滴加10滴脱模剂，放入高频熔样机中，预设700 ℃氧化5 min，1 050 ℃下熔样10 min，启动熔样机熔样，形成32 mm大小的玻璃样片，放置冷却，则可成片。放入X-射线荧光光谱仪中测量分析元素的X射线强度。

1.3.3 仪器参数的选择

X射线荧光光谱仪的工作条件选择见表1。

1.3.4 仪器漂移校正

可通过监控样测量校正仪器漂移。

1.3.5 标准曲线的制备

选择砂岩国家一级标准物质作为校准样品绘制标准曲线，每个元素都应有一个具有足够的含量范围又有一定梯度的标准系列。标准样片的制备，按1.3.1及1.3.2步骤进行。

2 结果与分析

2.1 测量时间的影响

采用X射线荧光光谱法测试，仪器参数的选择对样品的准确测量有着重要的影响。要考虑砂岩中低含量元素（CaO、MgO）的稳定性，适当延长测量时间，可以改善测量的准确性。

2.2 测定结果的准确度试验

按照上述实验方法，对本方法的准确度进行试验，测定结果见表2。从表2可以看出，3个样品中SiO2、Al2O3、CaO、MgO最大测定误差分别为：0.51%，0.27%，0.05%，0.04%。误差均在国家标准允许范围以内，具有较高的准确度。

表1 X射线荧光光谱仪的工作条件Table 1 Working conditions of X-ray fluorescence spectrometer

表2 准确度试验结果Table 2 The accuracy of the determination result %

表3 精密度试验结果Table 3 The precision of the determination result %

2.3 测定结果的精密度试验

按照上述实验方法，对本方法的精密度进行试验，在重复性测定条件下一个样品测定8次，测定结果见表3。由表3可知，SiO2、Al2O3、CaO、MgO的相对标准偏差分别为0.22%、1.9%、5.3%、6.1%，相对标准偏差较好。

3 结 论

实验结果表明，X射线荧光光谱法测定砂岩中SiO2、Al2O3、CaO、MgO含量，结果准确、方法快捷、重复性好。可以用于实验室日常检测，值得大力推广应用。

［1］YS/T 703-2009,X射线荧光光谱法测定石灰石中CaO、MgO、SiO2含量[S]．

［2］GB/T 6730.62-2005,铁矿石钙、硅、镁、钛、磷、锰、铝和钡含量的测定 波长色散X射线荧光光谱法[S]．

［3］ 高文红，陈学琴，张桂华,等．X荧光玻璃熔片法分析铁矿石[J]．理化检验—化学分册，2002，387（2）：72-75．

［4］魏海玉，勤玲玲，陶蕊．X-射线荧光光谱法测定颗粒灰中二氧化硅、氧化钙、氧化镁[J]．冶金分析，2006，26（6）：82-83．

［5］罗立强，詹秀春，李国会,等．X射线荧光光谱仪[M]．北京：化学工业出版社，2008：107．

Determination of Silicon Oxide,Alumina Oxide,Calcium Oxide,Magnesium Oxide Content in Sandstone by X-ray Fluorescence Spectrometer Method

LIU Yong-xing，ZHOU Cheng-hong，FU Long
（Yunfu Institute of Quality and Metrology Supervise Test, Guandong Yunfu 527300，China）

The optimum conditions for determining contents of silicon oxide，alumina oxide，calcium oxide and magnesium oxide in sandstone by X-ray fluorescence spectrometry were determined. The RSD was 0.22%, 1.9%, 5.3% and 6.1% for silicon oxide，alumina oxide，calcium oxide and magnesium oxide, respectively. This method is simple, rapid and precise, reliable and stable results can be gained.

X-ray fluorescence spectrometry methods; Sandstone; Silicon oxide; Alumina oxide; Calcium Oxide; Magnesium oxide

O 657.34

A

1671-0460（2012）06-0653-02

2012-02-14

刘永星（1973-），男，广东云浮人，工程师，1996年毕业于广东工业大学工业分析专业，研究方向：从事实验室管理及化工产品质量检验检测理论、方法的开发、设计、实践、应用、推广。E-m ail：gdyfzjs@163.com。