X射线荧光光谱法测定矿石中低品位铜钼含量的条件探索

摘要 铜、钼矿石的检测方法很多，低品位铜元素常用原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法，低品位钼元素常用紫外可见分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法等。X射线荧光光谱仪具有对环境友好的特点，且功率大、性能好，对低品位、多元素分析速度快、精度高、重复性好。现采用塑料环粉末压片法制样低品位铜钼矿石样片，并用Perform’X X射线荧光光谱法对样片中的Cu、Mo元素的含量进行测定。利用X射线荧光光谱仪分析低品位铜钼矿石，能够改善溶解矿石样品时间较长的问题，在合适仪器工作条件下，精密度和准确性较高，满足相关质量要求标准。

关键词

X射线荧光光谱法；低品位铜钼矿石；铜元素；钼元素。

1.绪论

铜矿石、钼矿石及其伴生的铅、锌、金、银等多金属矿石是重要的矿质资源，现有的测定低品位铜、钼的方法很多，例如，低品位铜元素在很多化验室常用原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法测定，低品位钼元素常用紫外可见分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法测定等。这些化学方法需要先对样品加热加入化学试剂进行分解，操作步骤繁琐，存在一定的安全隐患，消耗化学试剂及人力较多，且由于使用大量有毒、挥发性、刺激性的试剂，需要排风系统，需要对废气吸收进行处理。北方冬季寒冷排风系统容易造成室温温度过低，且如果不能有效处理废气，容易造成环境污染和职业病。

本研究利用新型X射线荧光谱仪的准确分析功能，建立一个以X射线荧光光谱法测定低品位铜钼矿石的元素含量的方法，获取矿物的化学成分和含量信息，同时能够充分挖掘这类仪器的潜能，拓宽X射线荧光光谱分析的应用领域，提高了仪器的使用效率，补充和完善了低品位铜钼矿石分析技术。通过元素的最佳条件选择、工作曲线的建立、方法精密度实验测定低品位铜钼矿石中的铜钼、铜精矿中钼 、钼精矿中铜的三种分析方法，经过反复实验比对、数据总结分析，其多次测量同一样品检测结果的相对标准偏差（RSD）小于1%，精密度、准确度好，较ICP光谱仪稳定性高。

X射线荧光光谱仪法目前可应用于原矿、铜精矿和钼精矿中四项元素的分析工作，单个样品检测时间由原来的3个小时缩短为3分钟，较传统检测方法减少2人工作量，大幅提高检测效率。从成本上计算，单个矿石检测分析单耗成本由原来的14.32元降至2元，全年该方法可分析4万个样品，年降本约40万元。

2 X射线荧光光谱仪的实验条件

2.1样品因素

X射线荧光光谱仪分析时属于对样品无损的测试仪器，无需进行溶解便能对测试的低品位铜钼样品进行测量是其最大优势，且测量结果快速得出，单个样品的分析时间可以从电感耦合等离子体发射光谱法的三小时缩短至三分钟。但是采用哪一种压片方法，压片时压力的大小，样品是否均质材料，样本大小、压片的厚度是否与要求相符，以及样品存放过程中是否被氧化等，都会对样品的检测结果的准确度和重复性造成影响。

样本大小：样品大小要大于样品杯底的圆孔，且厚度要满足要求。

压片方法：低品位铜钼样品为矿粉样品，压片时样品重量5g以上即可，通过对比硼酸压片法和塑料环压片法，塑料环压片法成功率为99%以上，硼酸压片法成功率为70%，所以采用方便实用的塑料环压片法。利用压片机在30t压力下进行压片，压好的样片要盖住杯底，随后对其实施测量。测试前，用洗耳球将样品表面的粉尘吹干净，且禁止用手触碰与X光管接触的表面，以免样品受到污染，导致测量精度受影响。

2.2仪器参数的设置

X射线荧光光谱仪对低品位铜钼样品分析前，首先要对铜元素，钼元素分别进行多个波长的能量描迹扫描，根据铜钼品位选取合适的峰值的波长，且要分析是否需要扣除背景，最终选取铜元素波长1.5418，钼元素波长0.7107，钼元素扣除峰值和背景相同时间，铜元素不需要扣除背景；晶体为LiF200，探测器为SC，准直器0.40，未使用PBF滤光片，电流50mA，电压50kV。

2.3工作曲线的影响

绘制工作曲线前需要对低品味铜钼样品进行定值，通过电感耦合等离子体发射光谱法和火焰原子吸收法对铜含量0.01%至1.00%的20个样品进行定值，通过电感耦合等离子体发射光谱法和紫外-可见分光光度法对钼含量0.01%和0.50%的20个样品进行定值。

X射线荧光光谱仪的工作曲线，实际上就是样品中含有铜钼元素的含量和铜钼元素的X 射线强度的线性关系曲线。

（1）对低品位铜钼工作曲线进行制作的样品。选取的标准样品需具备满足实验要求的稳定性和均匀性，待测样品和标准样品的基体不会有特别大的波动条件要保持相同。

（2）工作曲线有一定的适用范围，举例：0.01%至1.00%的铜元素含量对曲线绘制时所应用的标样浓度，就要测试日常生产样本中的Cu含量不得低于0.01%不得高于1.00%。0.01%和0.50%的钼元素含量对曲线绘制时所应用的标样浓度，就要测试日常生产样本中的Mo含量不得低于0.01%不得高于0.50%。如果待测样品的测得值在工作曲线范围以外位置，必然则会严重影响待测样品结果，导致其产生测量误差。

2.4环境温湿度的影响

X 荧光光谱仪测量过程中，仪器所处房间环境的温湿度对测量结果的准确度、重复性影响较大，待测样品的温度与X 荧光光谱仪测量结果的影响呈正相关性，需要将环境温控制在22℃，确保仪器的稳定性。

3 实验部分

3.1 仪器与测量条件

Perform’X X荧光光谱仪（赛默飞世尔科技（中国）有限公司），粉末压样机（丹东北苑仪器设备有限公司），冷却循环水系统（北京众合创业科技发展有限责任公司）。

3.2 样品制备

称取多于5.0g试样，低品位铜钼样品小于74μm，在105℃烘干2h，稍冷后置于干燥器中，冷却至室温将样品置于于样品袋中，用塑料环压制样品，加压30t保持15s，放入写好编号的样品袋中，放入干燥器中待测。

3.3测量

在铜元素波长1.5418，钼元素波长0.7107，钼元素扣除背景，铜元素不扣除背景；晶体为LiF200，探测器为SC，准直器0.40，未使用PBF滤光片，电流50mA，电压50kV的实验条件下做铜含量0.01%至1.00%，钼含量0.01%和0.50%的标准曲线。

使用测得的标准曲线对铜矿石成分分析标准物质GBW（E）070073，国家一级标准物质钼矿石成分分析标准物质GBW07141进行测试。

3.4 准确度和重复性

用铜矿石成分分析标准物质GBW（E）070073，国家一级标准物质钼矿石成分分析标准物质GBW07141进行方法准确度和重复性试验，准确度测量的结果见表1，重复性测量的结果见表2。通过分析结果可以发现，结果测量值和标准值符合，且重复性好。

4 结论

应用X射线荧光光谱仪分析低品位铜钼矿石，能够改善制样污染元素，溶解样品时间很长的问题。X射线荧光光谱仪测定低品位铜钼矿石具有多项优点，如精度高、性能好和重复性好等，能够快速准确化验低品位铜钼样品，满足实验要求。

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