X熒光分析技術(shù)在多種礦石多元素的應(yīng)用探究

付 微

北方重工集團(tuán)（沈陽）工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧沈陽 110000

0 引言

這里，我們要介紹多種礦石多元素選礦工藝中X熒光分析技術(shù)的應(yīng)用，包括相關(guān)的實(shí)現(xiàn)原理、工藝要求以及多種礦石多元素分析技術(shù)等，并且通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，說明了X熒光分析技術(shù)在多種礦石多元素的應(yīng)用前景非常廣闊，對于提高多種礦石多種元素的選礦工藝具有重要的意義。

1 X熒光分析技術(shù)的基本原理

X熒光分析技術(shù)主要是通過樣品材料接受適當(dāng)激發(fā)而發(fā)射出相關(guān)元素組份的特征x射線來對礦石中的不同元素進(jìn)行分析的。如果有能量足夠大的x射線光子和原子相撞，就可能將逐出原子的內(nèi)層電子而形成一個(gè)空位，在極短時(shí)間內(nèi)外層電子就會按照電子躍遷的選擇定則規(guī)律進(jìn)行躍遷并釋放相應(yīng)能量。這種能量如果以光的形式釋放，就稱為熒光x射線輻射。該射線波長只和躍遷電子的初態(tài)和終態(tài)能級差相關(guān)。因此，可以使用熒光X射線波長對材料的相關(guān)化學(xué)元素成份進(jìn)行鑒定。熒光x射線波長（λ）和能量（E）的計(jì)算關(guān)系為：

其中h表示普朗克常數(shù)，C表示光速。

因此，多種礦石中的多種化學(xué)元素通過x射線的照射后就會產(chǎn)生熒光x射線，熒光x射線就能代表不同元素各自的特征波長，進(jìn)而對礦石中的多種化學(xué)元素進(jìn)行分析。實(shí)踐表明，這種方法操作方便、分析迅速，并且準(zhǔn)確度也慢速相關(guān)要求，在礦石中的選礦中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 X熒光分析的基本流程

2.1 相關(guān)儀器介紹

本實(shí)驗(yàn)使用德國西門子有限公司研制的X射線熒光光譜儀，并配備有Rh把X射線端窗管。該儀器的相關(guān)測定條件如下表所示：

表1 儀器測定條件

K Kα No 0.15 LiF200 F.C. 0.762/2.401 50 60 136.725

2.2 實(shí)驗(yàn)樣品制備要求簡介

X射線熒光光譜儀對樣品的要求主要包括兩種：即固體樣片和液體樣片，這里我們主要對固體樣片的制備方法進(jìn)行介紹。這又包括如下兩種方法：

壓片法：缺點(diǎn)主要是會因?yàn)榈V物形成結(jié)構(gòu)、研磨粒度大小或者粘結(jié)劑的加入而造成結(jié)果測定值與準(zhǔn)確值偏離。

熔片法：熔劑可以將試樣進(jìn)行溶解，然后可以通過制成均勻玻璃片的形式消除顆粒度以及礦物的效應(yīng)，并且還對基體效應(yīng)的降低有一定作用。

2.3 多種礦石多元素分析技術(shù)

將參比樣樣品添加到儀器內(nèi)部以后，不僅可以進(jìn)行參數(shù)的測量對比，還可以進(jìn)行穩(wěn)譜的測量。但是由于參比樣樣品和分析樣樣品都是同一類的礦石樣本，分析過程則只能對一種礦石的元素含量進(jìn)行分析。但是如果只使用同一臺儀器對多礦石多元素的含量進(jìn)行測定，就必須在儀器的內(nèi)部添加多種礦石的參比樣樣本，這樣就不得不設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的內(nèi)部換樣機(jī)械裝置。這里，我們研究了一種多種礦石多元素的分析技術(shù)。具體做法主要是首先將穩(wěn)譜樣樣品放置到在儀器內(nèi)部，而將參比樣放置到儀器的外部。在對一個(gè)樣本分析之前，首先對同類外置參比樣進(jìn)行測量，然后再使用X熒光分析對儀器的內(nèi)部的樣品進(jìn)行測量分析，并且循環(huán)往復(fù)進(jìn)行，直到所有的樣品都分析結(jié)束為止。這樣就可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)分析多種礦石元素。

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

下面列出了部分樣品的分析數(shù)據(jù)和使用X熒光光譜儀得到的數(shù)據(jù)。

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比

從結(jié)果的分析對比可以看到，X熒光分析儀器的性能比較穩(wěn)定，而且操作方便、分析速度快、測試結(jié)果也比較準(zhǔn)確，完全能夠適應(yīng)生產(chǎn)過程中多種礦石多元素的分析要求。從分析結(jié)果中可以看到存在一定的誤差，這些誤差主要包括以下幾個(gè)方面：

首先，測試樣品并不完全相對，雖然分析試驗(yàn)過程中所使用的測試樣本和分析樣本的成分基本相同，但是難免會存在一定的差異，這種差異就有可能造成分析結(jié)果存在一定程度的誤差。這是兩個(gè)樣品并不是真正意義上的相同，因此引起誤差也是可以理解的。除此之外，即使是面對完全相同的同一樣品，也會由于外界環(huán)境的不同，例如測試人員的差別、時(shí)間的差別、地點(diǎn)的差異等等一系列因素而造成誤差的發(fā)生，都會對測試結(jié)果產(chǎn)生重要影響。比較客觀的作法是，針對同一樣品隨機(jī)分成多分，然后選擇其中的任意一份進(jìn)行X熒光分析，選擇另外一份進(jìn)行化學(xué)測試分析，并且針對每一個(gè)樣品都進(jìn)行相同的操作。最后對測試結(jié)果進(jìn)行綜合分析。

3 結(jié)論

采用X光管作為激發(fā)源的X熒光分析技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，必將在以后很長一段時(shí)間內(nèi)在市場中占據(jù)主導(dǎo)地位。目前，高壓電源、高性能的X射線管和X射線探測器都已經(jīng)可以進(jìn)行采購，為國內(nèi)X熒光分析儀的研制和應(yīng)用研究提供了方便。因此，要加大對X熒光分析技術(shù)及其設(shè)備的研究，使X熒光分析技術(shù)在我國選礦工業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。

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