X射线荧光光谱熔融片法测定铜矿中的主次元素分析

魏燕芳

（广东省地质局第五地质大队，广东 肇庆 526060）

一般铜矿的主要存在形态是金属共生矿体，还可能存在一些重金属和稀有金属物质，例如金元素和铅元素以及银元素等。在对铜矿石的类型进行划分时，主要存在三种形式，一种是自然铜，另一种是硫化铜，还有一种是氧化矿，可以根据铜化合物性质的差异，对其进行有效的划分。其中硫化矿的分布范围最广，且90%左右的铜矿石出自硫化矿。在对铜化石成分进行分析时，传统的分析方法是通过硫代硫酸钠滴定法以及EDTA等技术开展相关工作。近几年已经开始利用电感耦合等技术开展测定工作[1]。

1 实验方法

1.1 仪器设备的选择

如图1所示，在开展实验之前，首先要选择更加精密的仪器设备，并且保证仪器设备的使用，能够满足元素的测量条件。本次实验采用的是X射线荧光光谱仪器设备，这套设备的功率比较高，具备更好的透过率，可以利用X光管开展测量工作。在对各项元素进行测量之前，需要对各项参数进行明确的提取，还要做好实验环境的控制。在对不同元素的测量条件进行分析时，不仅要满足电压和电流的条件，还需要对探测器的应用精确度进行全面的检测。要保证探测器在使用时，能够对各项元素进行准确的检测，为测定实验的开展提供有效的数据支持。检测人员还需要对滤片进行有效的处理，要保证各项仪器设备的配置，符合实验的开展要求，才能促进测定工作的顺利开展。在对实验谱峰进行分析时，需要对不同的谱峰数值进行全面的对比，对其中存在异常的数据信息进行准确的提取，避免异常数据信息影响最终的测定结果。在对晶体进行处理时，需要根据具体的测定要求，对其进行适当的调整[2]。

图1 实验设备

1.2 实验程序

如图2所示，在进行样品准备时，需要在110℃的环境下，对烘干的铜矿标准样品进行准确的称取，选取质量为0.20g的样品，按照33∶67的比例进行Li2B4O7、LiBO2试剂的配置，进而选取质量为8g的混合溶剂。在进行硝酸锶试剂配制时，要将质量控制在2g，将其放置于铂和黄金坩埚内，需要在溶剂中进行样品的包裹，在600℃的马弗炉中进行预氧化处理，处理时间为15min，样品取出之后要立即进行冷却处理，将0.5ml的溴化锂液添加到样品中，混合之后放置到半自动感应熔融炉设备中进行熔融处理，处理时间为12min，在熔融期间，还需要添加定量的碘化铵，添加质量为20mg，这样可以保证熔融物质能够彻底的均匀混合。熔融操作完成之后，需要将样品倒入到铂黄金模具中，冷却处理之后取出熔片，检测人员需要添加标签，等待最终的测定结果。在进行溶剂配制的过程中，检测人员需要对所有的物质进行准确的称量，并且对其进行标准的配置，避免某一个溶液的质量或者内部物质存在缺陷，导致最终的检测结果出现误差。检测人员还要严格按照测定程序进行试剂的处理[3]。

图2 实验程序

2 实验结果讨论

2.1 溶剂的选择讨论

如图3所示，在对测定结果进行分析时，首先要对溶剂的选择进行探讨，X射线荧光光谱熔融法制作的样品，经常采用了混合溶剂的配置形式，其中包含的内容比较多，主要存在Li2B4O7、LiBO2等溶剂。铜矿中的铜元素属于过度的金属元素，具备比较强的粘附作用，在单独的Li2B4O7溶剂中进行硫化铜矿的熔融处理，处理的速度比较慢，且流动性比较差，粘稠性比较弱，经过多次的氧化处理之后，硫化物的产物SO3，无法与Li2B4O7溶剂进行有效的结合。在反应期间会产生SO2的产物，且存在挥发的效果。如果混合溶剂采用的是不同比例的Li2B4O7、LiBO2溶剂。那么这种综合溶剂的特点是，具备较好的流动性能以及更低的熔点，而且在混合溶剂中添加LiBO2之后，硫元素的强度也会不断增加。在硫元素强度最大时，LiBO2溶剂占总溶剂的67%左右，大概为Li2B4O7溶剂强度的117%。如果这项溶剂的强度超过了70%，那么熔融物质就可能出现结晶等现象。在对硫化铜矿进行熔融处理时，要尽可能采用Li2B4O7、LiBO2的混合溶剂，混合比例为33∶67[4]。

图3 配置程序

2.2 氧化剂的选择讨论

在对氧化剂进行选择时，因为铜矿中的硫化物还原性比较强，在硼酸盐中对硫化物进行熔融处理时，需要对其进行充分的氧化，避免硫元素出现重复挥发等问题，还要降低对坩埚的腐蚀效应。目前常见的氧化剂主要存在NANO3、NH4NO3种类型。因为硝酸铵的溶解度比较低,与硫化物容易发生反应，生成物是SO2，且挥发性能比较强，具备较差的氧化效果。氧化效果更好的是NANO3和LINO3，但因为LINO3的吸水性能比较强，在对其进行抽取时，无法进行准确的定量分析。在上述的溶剂条件下，采用NANO3作为氧化试剂，容易出现结晶现象，且主要产生在熔片区域。导致这种现象出现的主要原因是，溶剂的性质偏碱性，难以形成稳定的玻璃状态。检测人员在进行氧化剂选择时，需要根据具体的测定要求，对氧化剂进行正确的选择，还要对其进行适当的处理，确保氧化剂在使用时，能够具备更好的氧化效果，还要避免对其他试剂的应用产生干扰[5]。

2.3 实验温度的选择讨论

如图4所示，在对实验温度进行控制时，需要做好熔融温度和预氧化温度的选择。在570℃的状态下，NO3会发生熔化的反应。在600℃的环境条件下，可以创造有效的氧化环境，且预氧化处理的温度比较高，容易出现喷溅等问题，还会造成硫元素的损失。在1000℃的环境下，SO3不易挥发，但如果环境温度继续增加，就会强化SO3的挥发效果。Li2B4O7溶剂的熔点是920℃，LiBO2试剂的熔点是845℃，将这两项溶液混合之后，熔点为875℃，在对熔接温度进行设置时，需要高于助熔剂的熔点，要高出150℃左右，这样得到的液体比较均匀。检测人员在对温度进行控制时，不仅要对硫元素的挥发效果进行有效的控制，还要促进硅元素和铁元素的有效融合，因此要选择1030℃的熔样温度，避免对试剂中的其他元素造成不良反应，在综合所有溶剂中各项元素的熔点之后，这一温度属于最佳的熔融温度，检测人员需要对实验温度进行严格的控制[6]。

图4 参数控制

2.4 实验时间的控制讨论

在对实验的开展时间进行选择时，要想保证熔融片中的硫酸盐能够顺利保存，就要保证熔融时间和温度的一致性。在对熔融时间进行调整时，减少实验时间，可以增加硫元素的强度。在对熔融片中的其他元素进行充分考虑之后，检测人员可以选择1030℃作为主要的温度，实验的时间选择为12min[7]。

2.5 脱模剂的选择讨论

在进行脱模剂选择时，X荧光光谱分析技术中，采用的脱模剂为碘化物和溴化物等类型。如果单独使用碘化物或者溴化物作为主要的脱模剂，在检测的过程中，可能会出现其他干扰问题。例如溴元素容易出现挥发的问题，还会残留在熔融片中，且不同的残留浓度，对实验结果存在不同的影响。在对其他谱线进行吸收时，也会受到残留物质的干扰。硫元素的强度，也会受到残留物的影响。因此要根据测定的需求，对脱模剂进行适当的处理，尽可能降低干扰现象的发生[8]。

2.6 谱线的选择讨论

在进行XRF分析时，基体效应容易出现误差问题。虽然在进行样品制作时，检测人员已经在一定程度上减少了基体效应的发生几率。但因为铜矿中的基体比较复杂，存在比较多的伴生元素，不同元素的组分含量也存在较大的差异。在开展测定实验时，需要对基体效应和谱线干扰问题进行有效的处理，可以根据相应的数学校正公式，对这项问题进行全面的消除。在开展实验室，如果选用了溴化物最为主要的脱模剂，谱线之间就会出现重叠等现象，从而引发元素之间的干扰。在进行样品测定的过程中，不仅要对干扰问题进行有效的清除，还需要对谱线的影响进行有效的处理[9]。

2.7 制样的精密度讨论

在进行实验样品制作时，需要采用相同的方法，制作10个样品进行测定，才能提高测定结果的精密度。如图5所示，检测人员要对最终的检测结果进行统一的分析和对比，对不同实验环境下的样品使用情况进行全面的了解，进而选择最合适的制备方式。在进行样品制作时，检测人员还需要选择最具代表性的样品开展检测工作，并且严格按照样品的储存要求，对其进行科学的存放。在进行实际检测时，要做到即配即用，避免周边的环境因素，对样品的应用效果产生不良影响。

图5 实验精度控制

3 结语

综上所述，在对铜矿中的主次元素进行测定时，选用熔融制片方法开展实验工作，可以加入氧化剂硝酸锶，将硫元素转化为硫酸盐。在对铜矿中的硫元素进行准确测定的同时，还不会出现腐蚀作用。在对铜元素进行测定时，内标是锶元素，因此可以对铜元素的精密度进行有效的改善。在进行熔融制样时，利用X射线荧光光谱仪器设备，对铜矿中的主量元素和次量元素进行有效的测定，可以保证最终检测结果的精确性和全面性。检测人员需要严格按照实验程序进行标准操作，才能降低数据误差问题的发生。