地質(zhì)樣品中鉑族元素測(cè)定研究

周俊仁(廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì)，廣東 肇慶 526060)

鉑族元素本身的超痕量性，對(duì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中空白值控制以及干擾元素控制等要求更為嚴(yán)格，必須要采取一定措施來消除塊金效應(yīng)。因此，在對(duì)地質(zhì)樣品中鉑族元素進(jìn)行測(cè)定時(shí)，需要結(jié)合地質(zhì)樣品的特點(diǎn)，對(duì)測(cè)定方法進(jìn)行調(diào)整，合理選擇各項(xiàng)配料，降低各因素對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，爭(zhēng)取不斷提高元素測(cè)定準(zhǔn)確率。

1 消解過程分析

1.1 酸溶法

此種處理技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)性、便捷性以及空白值低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到地質(zhì)樣品的分解試驗(yàn)中。利用其對(duì)地質(zhì)樣品鉑族元素進(jìn)行測(cè)定試驗(yàn)時(shí)，可以利用HF與王水，一起與0.5-5g的地質(zhì)樣品置于將燒杯中，進(jìn)行加熱處理使其分解，另外HCLO4、HBr、Br2與H2O2等也可以用于樣品的分解處理。例如應(yīng)用王水酸溶法對(duì)超基性巖標(biāo)樣進(jìn)行消解處理，并用大空隙陰離子交換樹脂完成富集，成功測(cè)定得出樣品中Pt與Au。

1.2 火試金法

此種處理技術(shù)來源于傳統(tǒng)的冶金技術(shù)，現(xiàn)在經(jīng)過更多新型技術(shù)的改良，已經(jīng)被廣泛的用于分離、富集鉑族元素的測(cè)定。其中，鎳锍試金法主要是利用PGE親硫性特征，PGE與Ni元素化學(xué)與物理性質(zhì)相似，為元素間形成合金提供了條件，PGE晶體結(jié)構(gòu)大部分為立方晶系，與Ni3S2晶體半徑相似。其中，Os與Ru為緊密六方晶系，但是在高溫環(huán)境下會(huì)發(fā)生畸變，將與硫化鎳等貴金屬等進(jìn)行合金。PGE氧化物與硫化物生成自由能與其他金屬差異性比較大，能夠使得PGE在高溫熔融時(shí)分離，達(dá)到在SiS扣中富集的效果。在進(jìn)行消解處理時(shí)，選擇待測(cè)定樣品與Na2CO3、Na2B4O7、SiO2、硫以及羥基鎳粉等按照不同比例混合于粘土坩堝中，然后放入到馬弗爐加熱到1000-1200℃[1]。經(jīng)過冷卻后，受硫化物與硅酸鹽不相容特點(diǎn)影響，PGE與Ni3S2將會(huì)沉降于坩堝底部形成鎳扣。將鎳扣粉碎處理后用HCl溶解處理，Te共沉淀分離既可以達(dá)到分離的處理效果。例如應(yīng)用共沉淀法、離子交換法對(duì)將鎳粉進(jìn)行提純處理，可以降低流程空白值，PGE檢出限可以達(dá)到0.09-2.1ng/g，Rh、Ir檢出限可以達(dá)到0.01-0.396ng/g。

1.3 堿熔法

堿熔法能夠有效分解多種地質(zhì)樣品，在進(jìn)行處理時(shí)，選擇樣品4-5倍的Na2O2或者Na2O2與NaOH的混合物于坩堝中，對(duì)其進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，并持續(xù)加熱到700℃左右進(jìn)行熔融處理。待恢復(fù)到常溫狀態(tài)后，用水提取并用HCl酸化，最后富集處理后進(jìn)行結(jié)果測(cè)試。例如利用Na2O2對(duì)0.5g地質(zhì)樣品進(jìn)行溶解處理，并用同位素稀釋法對(duì)Ru、Pb以及Pt等元素進(jìn)行測(cè)定，檢出限為0.3-2.0ng/g。其中，利用直接熔融法可以直接分解所有鉑族元素，并對(duì)地質(zhì)樣品進(jìn)行有效溶解，與火試金方法相比綜合效率更高。

2 分離富集過程分析

2.1 離子交換法

對(duì)于PGE的分離富集，可以利用陽(yáng)離子與陰離子交換樹脂來完成，其中陽(yáng)離子交換樹脂柱會(huì)使得溶液中所有鉑族元素以氯化絡(luò)陰離子通過，剩余的大部分基體與干擾因素則會(huì)留在交換柱上。而陰離子交換樹脂測(cè)定時(shí)則會(huì)將鉑族元素富集在樹脂上，剩余金屬離子則會(huì)直接穿過交換柱。一方面，陽(yáng)離子交換樹脂。如常用的AG50W2X8，已經(jīng)有效的作用于土質(zhì)樣品中PGE富集處理，能夠有效的從混合溶液中富集PGE。在富集試驗(yàn)時(shí)，因?yàn)榛w與干擾因素會(huì)富集在樹脂柱上，而樹脂柱吸附能力有限，能夠富集的樣品數(shù)量有限。另一方面，陰離子交換數(shù)值。如常用的Dowex1X8，可以將PGE全部富集在樹脂柱上，對(duì)樹脂柱的吸附力要求比較低，可以完成對(duì)大樣品量的富集。

2.2 溶劑萃取

在鉑族元素中存在多種氧化態(tài)原子結(jié)構(gòu)，可以利用溶劑萃取的方式進(jìn)行富集試驗(yàn)。例如利用液液萃取與同位素稀釋的方式，通過ICP-MS對(duì)鉻鐵礦中的鉑族元素進(jìn)行萃取測(cè)定?；蛘呤抢萌軇┹腿∨c離子交換的方法，對(duì)礦樣進(jìn)行溶解與介質(zhì)轉(zhuǎn)換處理后，通過MIBK將礦樣中的鐵以及堿金屬去除，后利用離子交換方式處理，對(duì)礦石中含有的鉑族元素進(jìn)行富集[2]。

3 測(cè)試過程分析

第一，可以利用中子活化的方式進(jìn)行鉑族元素的測(cè)試，與鎳試金法相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)鎳扣的非破壞性分析。例如應(yīng)用小鎳锍試金法與中子活化法進(jìn)行結(jié)合，對(duì)樣品中PGE濃度進(jìn)行了測(cè)定，可以達(dá)到90%以上的準(zhǔn)確率。第二，也可以利用原子光譜法進(jìn)行分析，即利用石墨爐原子吸收光譜完成固體進(jìn)樣，對(duì)地質(zhì)樣品中痕量貴金屬進(jìn)行測(cè)定。常見的有電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，試驗(yàn)所需高溫條件，可以更好的降低化學(xué)因素的干擾。并且與小試金富集法相結(jié)合，還可以同時(shí)快速測(cè)定地質(zhì)樣品中的鉑族元素。

[1]趙正,漆亮,黃智龍,許成.地質(zhì)樣品中鉑族元素的分析測(cè)定方法[J].地學(xué)前緣,2009,01:181-193.

[2]柯于球.硫化物礦物中鉑族元素和金LA-ICP-MS微區(qū)分析及其地質(zhì)應(yīng)用[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2014.