粉末压片-X射线荧光光谱测定商洛市尾矿中化学成分

王艳 杜苗 钟慧琴(中陕核工业集团综合分析测试有限公司，陕西 西安 710024)

0 引言

近年来，随着以新能源材料、有色金属、非金属和建材等为重点的现代材料产业的快速发展，商洛市的矿产资源开发也得到了很大的发展，但随之也产生了大量的尾矿堆积。商洛市处于自然灾害多发区，尾矿库长期面临着山洪、泥石流等自然灾害威胁，同时尾矿成分和其选矿残留的药剂也严重影响生态环境。因此尾矿资源的综合利用产业开发具有重要意义。不同矿种的尾矿中主要成分的含量差别很大，这也是决定了其开发方向。因此在进行尾矿资源开发利用前，需要先对尾矿的化学成分进行系统检测。X射线荧光光谱法适用于样品中多种成分的同时测定，快速高效，制样方法简便，已广泛应用于环境、地质、材料等领域的日常检测。本方法采用粉末压片-X射线荧光光谱法测定商洛市尾矿中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO 等成分的含量，为商洛市尾矿资源开发利用提供数据支持。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

ZSX PrimusⅡ型X射线荧光光谱仪，日本理学公司；ZHY-401B型压样机；低压聚乙烯塑料压环；P10气体(90%氩气+10%甲烷气)。

1.2 仪器分析条件

根据样品中需要分析的组分的性质和含量范围，对元素的分析谱线、分光晶体、探测器、准直器和PHA等条件进行选择，确定分析元素的最佳测量条件，如表1所示。

1.3 样品的制备

尾矿库样品数量多，需要尽量简便、快速的制样方式。选择粉末压片法进行制样，称取4.00克粉末样品放入模具，拨平，用低压聚乙烯塑料环镶边，在35 t的压力下，保压时间20s，压制成片。

2 结果与讨论

2.1 制样条件

采用粉末压片法制样时，样品粒度大小会影响X射线的荧光强度，压样机压力和保压时间会影响样片的准确性和均匀性。通过实验确定，当样品粒度小于74μm时，各组分的荧光强度基本趋于稳定，因此选择样品粒度小于74μm。在35t的压力下，保压20 s，制得的样片表面光滑、均匀，可用于仪器测定。

2.2 绘制标准曲线

校准样品和待测样品的组成，结构应该相似，而且校准样品中各元素的含量范围应该尽量宽，各元素含量也应该有适当的梯度。本方法选择岩石标准GBW07103～GBW07122，土壤标准GBW07401～GBW07408和水系沉积物标准GBW07301～GBW07318作为标准样品制片，测定各元素含量。以所得元素X射线强度为纵坐标，元素含量为横坐标，绘制标准工作曲线。其中Al2O3的含量检测范围为0.68%～29.26%，CaO的含量检测范围为0.10%～51.10%，K2O的含量检测范围为0.12%～5.34%，MgO的含量检测范围为0.15%～7.77%，Na2O的含量检测范围为0.03%～5.30%，Fe2O3的含量检测范围为0.21%～18.76%，SiO2的含量检测范围为6.65%～90.36%，Mn的含量检测范围为28μg/g～2490μg/g，P 的含量检测范围为57μg/g～4130μg/g，Ti的含量检测范围为230μg/g～20200μg/g，Cr的含量检测范围为3.4μg/g～410μg/g，Cu的含量检测范围为2.2μg/g～1230μg/g，Pb的含量检测范围为5.0μg/g～636μg/g，Zn的含量检测范围为7.0μg/g～780μg/g。

表1 分析元素测量条件

2.3 干扰校正

X荧光光谱法测定尾矿库样品中各组分含量时，仪器漂移、元素间谱线干扰以及基体效应都会影响检测结果的准确性。

在绘制标准曲线时，仪器根据标准样品的两次检测结果，自动算出相应的漂移系数，进行仪器漂移校正。通常谱线重叠会导致元素间的吸收增强效应，使测定结果不准确。通过元素扫描分析确定干扰元素，计算谱线重叠校正系数，在测量时添加干扰元素谱线，通过干扰校正系数校正谱线重叠干扰。采用粉末压片法制备样品在分析时受基体效应影响很严重，测量结果会因基体效应而造成严重偏差。实验中采用仪器软件中经验校正法进行计算处理后消除基体效应的影响，效果良好。

2.4 方法精密度

取同一尾矿库样品WKK-03按样品制备方法压制6个样片，采用实验方法对各组分含量进行测定，所得结果见表2。结果显示，各组分测定结果的RSD均小于5%，该方法精密度良好，可满足日常分析要求。

2.5 准确度

选取标准样品GBW07103和GBW07122，采用实验方法对各组分含量进行测定，结果见表3。结果显示，标准样品中各组分测定值与参考值吻合，满足检测要求。

表2 精密度测定结果

表3 准确度测定结果

3 结语

本方法采用粉末压片-X射线荧光光谱法测定尾矿库中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO 等成分的含量，通过制样条件选择，仪器测量条件选择，采用标准样品建立标准工作曲线，进行精密度、准确度试验。结果显示本方法具有良好的精密度和准确度，且方法样品制备简单、快速高效、检验成本低，满足大批量样品检测需求，可用于商洛市尾矿库样品检测。