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摘 要:本文根据河南省三道庄钼矿实际情况,通过对硫氰酸盐吸光光度法检测钼元素品位进行介绍和美国热电公司(Thermo Fisher)生产的Quant’X型XRF荧光能谱仪为例对XRF光谱法检测钼元素品位进行介绍,根据生产实例加以比较分析,为矿山生产化验提供快速、可靠的技术依据。
关键词:硫氰酸盐吸光光度法 XRF光谱分析法 钼矿石品位检测 对比分析
中图分类号:TD85 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0017-01三道庄钼矿即洛钼集团矿山公司,30000t/日生产规模,是我国目前生产规模最大的钼矿露天开采企业之一。每年样品数量达36000余个,矿石种类繁多,造成矿山化验工作量大,加之准确度要求高,工作方法优劣直接决定了矿石品位检测结果的准确性和快捷性。
1 硫氰酸盐吸光光度法检测钼元素品位工作原理与工作方法
1.1 硫氰酸盐吸光光度法检测钼元素品位工作原理
试样经过氧化钠Na2O2灼烧分解,沉淀杂质,过滤,在10%的硫酸溶液环境中,钼(Ⅵ)被硫脲还原为钼(Ⅴ),与硫氰酸根络合生成琥珀色的钼酞硫氰酸,以此有色络合物在460nm处于分光光度计进行比色,定量分析钼元素品位值。
1.2 硫氰酸盐吸光光度法检测钼元素品位工作方法
1.2.1 试剂
过氧化钠Na2O2;1:1硫酸H2SO4;CuSO4溶液:0.5g CuSO4溶于1000ml1:1硫酸溶液;
80%硫脲溶液;30%硫氰酸钾KCNS;酚酞;2%乙醇溶液;
钼标准液:0.1500gMoO3三氧化钼(光谱纯)与250ml烧杯中,加5ml150g/L氫氧化钠溶液溶解,移入1000ml容量瓶中,以水定容,转入塑料瓶中保存。移取此液10ml于100ml容量瓶中,以水定容。此标液含钼10μg/ml。(1g=106μg)
1.2.2 分析步骤
(1)称0.2g原矿样(尾矿0.5g),与预先放好2～4gNa2O2(试样量的6～8倍)的铁坩埚中,覆盖一层Na2O2后放入700～750℃马弗炉中约3～5min溶解完全,取出稍冷,放在水中浸湿,去外层铁皮,放入预先盛有100ml2%乙醇溶液的300ml烧杯中浸取。
(2)取出坩埚稍冷置,干过滤与100ml烧杯中,取10ml滤液于50ml容量瓶中,加1～2滴酚酞,用1:1硫酸中和至红色刚消失,加入10ml CuSO4溶液,摇匀冷却至室温,约15min。
(3)加入9ml硫脲溶液,摇匀,还原10min,加硫氰酸钾KCNS溶液3ml,以水定容,摇匀,静置20～30min,于分光光度计460nm处比色。
1.2.3 工作曲线绘制
移取0ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、6.00ml、8.00ml、10.00ml钼标准溶液于一组容量瓶中,同分析步骤进行分析。以0ml标夜为参比,460nm处测各吸光度。以钼的质量为横坐标,以吸光度为纵坐标,绘制工作曲线。
1.2.4 计算公式
Mo%=×100%==×K固定
式中m:由工作曲线计算得出的钼的质量,μg;
A:测定所得吸光度值;
G:称样质量,g;
V1:抽取的试液体积,ml;
V:总体积,ml。
3 XRF光谱法检测钼元素品位工作原理与工作方法
3.1 Quant’X型XRF荧光能谱仪工作原理
X射线荧光法的基本原理是当被测样品中元素的原子受到外界X射线照射时,元素的原子将发射特征X射线。特征X射线的强度与被测样品中元素的含量成比例。以探测器记录特征X射线的强度,并把它转化成电信号,根据信号强弱大小即可对被测元素做出定量分析。
分析元素范围Na-Ｕ,分析元素的浓度范围ppm—100%,整机稳定性连续8小时测量。全自动校准,自动监测,自动报警系统,完全计算机控制,具有无标样分析测厚技术,方便快捷的运输和移动,高性能,操作简便WinTrace软件。
3.2 Quant’X型XRF荧光能谱仪工作方法
3.2.1 工作条件
Quant’X型荧光能谱仪一台;控制计算机及Wintrace软件一套;工作电压220V;矿石样品为干燥均匀粉末且大于等于180目;样杯为直径32mm熟胶环;防静电塑料薄膜。
3.2.2 工作曲线的制作
预热仪器,以已知标准样品为测试样品,取10g左右装入样杯中以防静电膜上下密封,放入荧光仪置样室中,测量X 射线的强度,与标样浓度建立线性工作曲线。
3.2.3 标准样品标定
以检测所得的样品浓度与标样进行误差对比,对仪器进行X射线强度校正,最大限度的减小基体效应和实验室仪器误差、方法误差。
3.2.4 工作曲线建立方法
以所得校正后标准工作曲线,在Wintrace软件中建立分析方法程序,作为检测未知样品的计算依据。
3.2.5 检测与记录
将未知样制样后放入仪器置样室,运行Wintrace软件中的方法程序,输入样品的编号,运行,即开始检测。记录结果。
4 硫氰酸盐吸光光度法与XRF光谱分析法的比较
本文通过生产过程中一组已知含量的标准钼矿石样品为例,利用两种方法进行测量。
4.1 准确性对比
通过数据分析XRF检测结果平均误差为0.874%,吸光光度法检测结果平均误差为1.24%。
XRF检测误差来源主要为基体效应、XRF仪器误差、方法误差;吸光光度法主要为天平取样误差、人员操作误差、分光光度计误差、方法误差几个方面。
4.2 工作效率方面
每个样品XRF检测时间平均为10分钟,而吸光光度法检测需要50分钟;XRF检测时工作人员1人,吸光光度法检测时一般需要2人以上。
4.3 安全与环保方面
XRF检测方法对样品不破坏,安全,环保,对人体伤害小;吸光光度法检测容易破坏样品状态,人员需接触高温热源和大量酸碱溶剂药剂,潜藏着诸如爆炸、着火、中毒、灼伤、割伤、触电等事故的危险性,影响员工职业健康安全并存在生产安全隐患。
4.4 成本对比
XRF检测设备一次性购入,前期投入较大,但使用寿命长,维护简单,占地小,一般为15年左右;吸光光度法检测设备需根据生产分批采购、储存消耗药剂,占地多,维护费用较大,平均成本高。
5 结语
通过对两种检测方法讨论,可以看出XRF光谱检测方法较之硫氰酸盐吸光光度法检测钼元素品位方法,XRF具有无需对样品进行特别的化学处理、快速、方便、测量成本低等明显优势,适合用于钼矿石生产化验作为过程控制和检测使用,以准确快捷的指导矿山的生产。
关键词:硫氰酸盐吸光光度法 XRF光谱分析法 钼矿石品位检测 对比分析
中图分类号:TD85 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0017-01三道庄钼矿即洛钼集团矿山公司,30000t/日生产规模,是我国目前生产规模最大的钼矿露天开采企业之一。每年样品数量达36000余个,矿石种类繁多,造成矿山化验工作量大,加之准确度要求高,工作方法优劣直接决定了矿石品位检测结果的准确性和快捷性。
1 硫氰酸盐吸光光度法检测钼元素品位工作原理与工作方法
1.1 硫氰酸盐吸光光度法检测钼元素品位工作原理
试样经过氧化钠Na2O2灼烧分解,沉淀杂质,过滤,在10%的硫酸溶液环境中,钼(Ⅵ)被硫脲还原为钼(Ⅴ),与硫氰酸根络合生成琥珀色的钼酞硫氰酸,以此有色络合物在460nm处于分光光度计进行比色,定量分析钼元素品位值。
1.2 硫氰酸盐吸光光度法检测钼元素品位工作方法
1.2.1 试剂
过氧化钠Na2O2;1:1硫酸H2SO4;CuSO4溶液:0.5g CuSO4溶于1000ml1:1硫酸溶液;
80%硫脲溶液;30%硫氰酸钾KCNS;酚酞;2%乙醇溶液;
钼标准液:0.1500gMoO3三氧化钼(光谱纯)与250ml烧杯中,加5ml150g/L氫氧化钠溶液溶解,移入1000ml容量瓶中,以水定容,转入塑料瓶中保存。移取此液10ml于100ml容量瓶中,以水定容。此标液含钼10μg/ml。(1g=106μg)
1.2.2 分析步骤
(1)称0.2g原矿样(尾矿0.5g),与预先放好2～4gNa2O2(试样量的6～8倍)的铁坩埚中,覆盖一层Na2O2后放入700～750℃马弗炉中约3～5min溶解完全,取出稍冷,放在水中浸湿,去外层铁皮,放入预先盛有100ml2%乙醇溶液的300ml烧杯中浸取。
(2)取出坩埚稍冷置,干过滤与100ml烧杯中,取10ml滤液于50ml容量瓶中,加1～2滴酚酞,用1:1硫酸中和至红色刚消失,加入10ml CuSO4溶液,摇匀冷却至室温,约15min。
(3)加入9ml硫脲溶液,摇匀,还原10min,加硫氰酸钾KCNS溶液3ml,以水定容,摇匀,静置20～30min,于分光光度计460nm处比色。
1.2.3 工作曲线绘制
移取0ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、6.00ml、8.00ml、10.00ml钼标准溶液于一组容量瓶中,同分析步骤进行分析。以0ml标夜为参比,460nm处测各吸光度。以钼的质量为横坐标,以吸光度为纵坐标,绘制工作曲线。
1.2.4 计算公式
Mo%=×100%==×K固定
式中m:由工作曲线计算得出的钼的质量,μg;
A:测定所得吸光度值;
G:称样质量,g;
V1:抽取的试液体积,ml;
V:总体积,ml。
3 XRF光谱法检测钼元素品位工作原理与工作方法
3.1 Quant’X型XRF荧光能谱仪工作原理
X射线荧光法的基本原理是当被测样品中元素的原子受到外界X射线照射时,元素的原子将发射特征X射线。特征X射线的强度与被测样品中元素的含量成比例。以探测器记录特征X射线的强度,并把它转化成电信号,根据信号强弱大小即可对被测元素做出定量分析。
分析元素范围Na-Ｕ,分析元素的浓度范围ppm—100%,整机稳定性连续8小时测量。全自动校准,自动监测,自动报警系统,完全计算机控制,具有无标样分析测厚技术,方便快捷的运输和移动,高性能,操作简便WinTrace软件。
3.2 Quant’X型XRF荧光能谱仪工作方法
3.2.1 工作条件
Quant’X型荧光能谱仪一台;控制计算机及Wintrace软件一套;工作电压220V;矿石样品为干燥均匀粉末且大于等于180目;样杯为直径32mm熟胶环;防静电塑料薄膜。
3.2.2 工作曲线的制作
预热仪器,以已知标准样品为测试样品,取10g左右装入样杯中以防静电膜上下密封,放入荧光仪置样室中,测量X 射线的强度,与标样浓度建立线性工作曲线。
3.2.3 标准样品标定
以检测所得的样品浓度与标样进行误差对比,对仪器进行X射线强度校正,最大限度的减小基体效应和实验室仪器误差、方法误差。
3.2.4 工作曲线建立方法
以所得校正后标准工作曲线,在Wintrace软件中建立分析方法程序,作为检测未知样品的计算依据。
3.2.5 检测与记录
将未知样制样后放入仪器置样室,运行Wintrace软件中的方法程序,输入样品的编号,运行,即开始检测。记录结果。
4 硫氰酸盐吸光光度法与XRF光谱分析法的比较
本文通过生产过程中一组已知含量的标准钼矿石样品为例,利用两种方法进行测量。
4.1 准确性对比
通过数据分析XRF检测结果平均误差为0.874%,吸光光度法检测结果平均误差为1.24%。
XRF检测误差来源主要为基体效应、XRF仪器误差、方法误差;吸光光度法主要为天平取样误差、人员操作误差、分光光度计误差、方法误差几个方面。
4.2 工作效率方面
每个样品XRF检测时间平均为10分钟,而吸光光度法检测需要50分钟;XRF检测时工作人员1人,吸光光度法检测时一般需要2人以上。
4.3 安全与环保方面
XRF检测方法对样品不破坏,安全,环保,对人体伤害小;吸光光度法检测容易破坏样品状态,人员需接触高温热源和大量酸碱溶剂药剂,潜藏着诸如爆炸、着火、中毒、灼伤、割伤、触电等事故的危险性,影响员工职业健康安全并存在生产安全隐患。
4.4 成本对比
XRF检测设备一次性购入,前期投入较大,但使用寿命长,维护简单,占地小,一般为15年左右;吸光光度法检测设备需根据生产分批采购、储存消耗药剂,占地多,维护费用较大,平均成本高。
5 结语
通过对两种检测方法讨论,可以看出XRF光谱检测方法较之硫氰酸盐吸光光度法检测钼元素品位方法,XRF具有无需对样品进行特别的化学处理、快速、方便、测量成本低等明显优势,适合用于钼矿石生产化验作为过程控制和检测使用,以准确快捷的指导矿山的生产。