硅酸鹽巖石 是地殼中分布最為廣泛的巖石類型,主要由長石、云母、輝石、角閃石、橄欖石等硅酸鹽礦物構成,其顏色、硬度、密度等物理性質因礦物組成不同而存在差異,化學性質相對穩定但長期受風化或酸性物質作用會分解。這類巖石可通過巖漿結晶形成花崗巖、玄武巖等巖漿巖,也能經變質作用生成片麻巖、綠泥石片巖等變質巖,在建筑領域是水泥、玻璃、陶瓷的重要原料,在工業中高嶺土、滑石等可作特殊材料,部分還能形成翡翠、石榴石等珍貴寶石,是地球物質組成與資源利用的重要部分。
硅酸鹽巖石檢測
常用化學分析方法前處理復雜,分析速度慢,需要熟練的操作人員,在進行前處理過程中容易造成人為誤差,特別是高含量成分檢測準確性難以保證,而利用熔融制樣-X射線熒光光譜法定量分析操作簡便,測試速度快,分析準確性高,重復性較好。本方法適用于硅酸鹽巖石中二氧化硅、三氧化二鋁、全鐵(以TFe2O3表示)、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈉、氧化鉀、二氧化鈦、氧化錳、五氧化二磷量等主、次成分量的測定。

圖1 鋼研納克CNX-838
順序式波長色散X熒光光譜儀
鋼研納克 CNX-838順序式波長色散X熒光光譜儀 主要配置:
1) 端窗Rh靶、薄鈹窗(76 µm)、60 kV/4 kW的X射線源;
2) 可配LiF200、LiF220、Ge111、PET和XS55多層膜等分光晶體;
3) 流氣正比探測器(FPC,工作氣體為P10氣體)和NaI閃爍體探測器(SC),雙512道MCA;
4) θ-2θ雙獨立測角儀驅動系統(精度0.0002º);
5) 48位自動進樣器;
6) 通過分光晶體和測角儀系統的搭配組合,測試元素范圍可涵蓋B(5)~U(92)。
實驗過程
1.1
|樣品備置
燒失: 依據GB/T 14506.34對硅酸鹽巖石進行燒失測試。
將空坩堝放入馬弗爐中,升溫至1000 ℃±25 ℃,灼燒2h,取出坩堝。稍冷后,置于干燥器中冷卻30 min,稱量。再重復灼燒30 min,再稱量,直至恒重。
稱取1g樣品(精確至0.1 mg)于已灼燒恒重的空坩堝內,置于馬弗爐中,從低溫逐漸升溫至1000 ℃±25 ℃,灼燒2h,取出,稍冷,移入干燥器中,放置30 min至室溫,稱量。重復灼燒30 min,再稱量,直至恒重。
熔融制樣: 準確稱取0.7000 g試樣(燒失后的樣品),7.0000 g四硼酸鋰(33%)+偏硼酸鋰(67%)混合熔劑,置于鉑金坩堝并混合均勻后,加入5滴15%溴化鋰溶液,于熔樣機中,1050℃熔融10 min,制備玻璃樣片。
1.2
|工作曲線繪制
采用經驗系數法和理論系數法兩種方法繪制工作曲線。采用決定系數(R2)和估計標準誤差(SEE)作為工作曲線的參數。各組分工作曲線的參數,見表1。

表1
工作曲線,見下圖

圖2 CaO的工作曲線

圖3 P2O5的工作曲線

圖4 AI2O3的工作曲線

圖5 SiO2的工作曲線

圖6 Na2O的工作曲線

圖7 TiO2的工作曲線

圖8 MnO的工作曲線

圖9 Fe2O3的工作曲線

圖10 K2O的工作曲線

圖11 MgO的工作曲線
1.3
|精密度和準確度測試
儀器精密度:對GSR-17重復測定11次,測試儀器精密度,測試結果見表2。

表2
測試相對標準偏差為0.00-1.3%,儀器精密度良好。
方法精密度:選擇GSR-17按照本方法制備7個玻璃熔片,平行測定7次,進行方法精密度驗證,測試結果見表3。

表3
測試相對標準偏差為0.51-2.4%,方法精密度良好。
準確度:采用工作曲線測試未參與曲線繪制的GSR-17和GSR-16樣品,進行準確度分析,測試結果見表4。

表4
?結論
本次實驗采用鋼研納克CNX-838順序式波長色散X射線熒光光譜儀測定硅酸鹽巖石中10種主次組分含量,樣品和熔劑比為1:10,儀器精密度和方法精密度良好,測試結果準確度較好;采用該方法繪制的工作曲線對GSR-17和GSR-16樣品進行測試,測試結果準確。
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