Xác định các nguyên tố chính và phụ bằng phương pháp quang phổ huỳnh quang tia X

Tóm tắt phương pháp

Mẫu được làm từ lithi tetraborat và floua lithium làm chất thông, cùng lúc thêm nitrat lithium (chất oxi hóa) và bromua lithium (chất tách khuôn). Mẫu được tan chảy thành đĩa kính ở nhiệt độ cao 1050℃ và được phân tích và đo lường trên máy quang phổ huỳnh quang tia X. Phạm vi đo của mỗi thành phần nguyên tố tương đương với phạm vi bao phủ của đường cong chuẩn cho mỗi nguyên tố.

Công cụ

Phân tán theo bước sóng Máy quang phổ huỳnh quang tia X, ống tia X rhodium palladium cửa sổ mỏng, công suất trên 3kW, và hệ thống máy tính được trang bị các phần mềm phân tích chức năng khác nhau như hiệu chuẩn và hiệu chỉnh.

Máy nung chảy nhiệt độ cao (tần số cao) .

Chậu kim loại platinum hợp kim.

Chất hóa học

Tetra-borate lithium không nước (chuyên dụng cho việc tan chảy XRF), được nung trước ở 600℃ trong 2 giờ, lưu trữ trong hộp hút ẩm để sử dụng sau.

Floua lithium (cấp phân tích).

Dung dịch nitrat lithium ρ(LiNO3)=100mg/mL.

Dung dịch bromua lithi ρ(LiBr)=10mg/mL.

Tiêu chuẩn quốc gia cấp một về quặng arsen GBW07277, GBW07278, GBW07163, GBW07223~GBW07226, GBW07240, v.v., và chọn các vật liệu tiêu chuẩn liên quan để kết hợp thành mẫu tiêu chuẩn bằng tay, sao cho các thành phần nguyên tố phân tích bao gồm toàn bộ phạm vi hàm lượng, và có khoảng 17 mẫu tiêu chuẩn trở lên với độ dốc hàm lượng nhất định.

Chọn từ 1 đến 5 mẫu tiêu chuẩn có hàm lượng nguyên tố (thành phần) phân tích phù hợp từ các mẫu tiêu chuẩn làm mẫu hiệu chỉnh trôi dạt của thiết bị.

Đường cong hiệu chuẩn

Xác định 0,7000g (±0,0005g) mẫu chuẩn (mẫu phân tích chưa biết) đã qua sàng 200 mesh và sấy ở 105℃ trong 2 giờ, 5,100g lithi tetra borat vô nước và 0,500g LiF, cho chúng vào chén sứ và trộn đều, đổ chúng vào chén hợp kim bạch kim và thêm 3mL dung dịch LiNO3 làm chất oxi hóa, 2,5mL dung dịch LiBr làm chất giải phóng, sấy khô trên lò điện, sau đó đưa vào máy nung chảy, tiền oxi hóa ở 700℃ trong 3 phút, làm nóng lên 1050℃ để nung chảy trong 6 phút, trong đó chén hợp kim bạch kim sẽ rung và quay, quá trình làm mát và nung chảy hoàn tất. Đổ ra mảnh thủy tinh đã tách khỏi đáy nồi sau khi làm mát, đánh dấu và bảo quản trong hộp hút ẩm để tiến hành kiểm tra.

Theo yêu cầu phân tích và thiết bị, chọn điều kiện đo lường như đường phân tích nguyên tố, điện áp và dòng điện ống X-quang, đường quang học chân không và thanh ánh sáng kênh, như được hiển thị trong Bảng 51.2.

Bảng 51.2 Điều kiện đo lường của các yếu tố phân tích

Tiếp tục bảng

Lưu ý: ①S4 là collimator chuẩn.

Bắt đầu đo mẫu chuẩn hiệu chuẩn theo các điều kiện đo lường trên. Tính toán cường độ ròng của đường phân tích của mỗi nguyên tố (103s-1).

Sử dụng phương pháp một điểm để trừ nền, và tính toán cường độ ròng của đường phân tích Ii theo công thức sau:

Phân tích đá và khoáng vật, tập 3, phân tích quặng kim loại màu, hiếm, phân tán, đất hiếm, kim loại quý và quặng urani và thori.

Trong đó: IP là cường độ đỉnh của phổ đường phân tích, 103s-1; IB là cường độ nền của đường phân tích, 103s-1.

Thay thế giá trị tiêu chuẩn của mỗi phần tử trong mẫu tiêu chuẩn hiệu chuẩn và độ mạnh ròng của dòng phân tích phần tử vào công thức sau để tính toán hồi quy và thu được các hệ số hiệu chuẩn và hiệu chỉnh của mỗi phần tử:

Phân tích Đá và Khoáng vật Tập 3 Phân tích Quặng Kim loại Màu, Hiếm, Phân tán, Đất Hiếm, Kim loại Quý và Quặng Uranium và Thorium

Trong đó: wi là tỷ lệ phần trăm khối lượng của phần tử cần đo, %; ai, bi, ci là các hệ số hiệu chuẩn của phần tử i cần đo; Ii là độ mạnh ròng của dòng phân tích của phần tử i cần đo, 103s-1; αij là hệ số hiệu chỉnh ma trận của phần tử đồng tồn tại j đối với phần tử phân tích i; Fj là hàm lượng (hoặc cường độ) của phần tử đồng tồn tại j; βik là hệ số can thiệp chồng chéo quang phổ của phần tử k gây can thiệp chồng chéo quang phổ đối với phần tử phân tích i; Fk là hàm lượng (hoặc cường độ) của phần tử k gây can thiệp chồng chéo quang phổ.

Đối với các nguyên tố như Ni, Cu, Zn và Pb, RhKα, c được sử dụng làm tiêu chuẩn nội bộ để hiệu chỉnh hiệu ứng ma trận. Trước tiên tính tỷ lệ cường độ, sau đó hồi quy theo công thức trên để nhận được các hệ số hiệu chuẩn và hiệu chỉnh của mỗi nguyên tố.

Các hệ số hiệu chuẩn và hiệu chỉnh thu được ở trên được lưu trữ trong chương trình phân tích liên quan của máy tính để sử dụng sau này.

Đo mẫu hiệu chỉnh sự trôi dạt của thiết bị, và lưu trữ cường độ ròng Ii của phổ phân tích của mỗi nguyên tố làm tham chiếu hiệu chỉnh sự trôi dạt trong máy tính.

Các bước phân tích

Chuẩn bị mẫu chưa biết theo phương pháp chuẩn bị tiêu chuẩn hiệu chuẩn, đặt nó vào hộp mẫu, sau khi xác nhận thì đặt vào bộ trao đổi mẫu tự động, khởi động chương trình phân tích tương ứng và đo mẫu.

Sau khi đường cong hiệu chuẩn được thiết lập, quy trình phân tích thường xuyên không còn đo dãy tiêu chuẩn hiệu chuẩn nữa. Chỉ cần gọi các hệ số hiệu chuẩn và hiệu chỉnh đã lưu trữ tại mỗi lần phân tích, đo mẫu hiệu chỉnh sự trôi dạt của thiết bị và tính toán hệ số hiệu chỉnh sự trôi dạt. Máy tính tự động thực hiện đo độ mạnh, hiệu chỉnh, trừ nền, hiệu chỉnh tác động của ma trận, hiệu chỉnh sự trôi dạt của thiết bị và cuối cùng in kết quả phân tích.

Việc tính toán hệ số hiệu chỉnh sự trôi dạt của thiết bị được thể hiện trong công thức sau đây:

Phân tích đá và khoáng vật, Phần III, Phân tích quặng kim loại màu, hiếm, phân tán, đất hiếm, kim loại quý và quặng urani và thori

Ở đâu: αi là hệ số hiệu chỉnh trôi của dụng cụ; I1 là cường độ tham chiếu hiệu chỉnh trôi được lấy từ phép đo ban đầu của mẫu hiệu chỉnh trôi dụng cụ, 103s-1; Im là cường độ ròng được đo bởi mẫu hiệu chỉnh trôi khi phân tích mẫu, 103s-1.

Công thức hiệu chỉnh trôi dụng cụ là:

Phân tích đá và khoáng vật, Phần III, Phân tích quặng kim loại màu, hiếm, phân tán, đất hiếm, kim loại quý và quặng urani và thori

Ở đâu: Ii là cường độ đường phân tích sau hiệu chỉnh trôi, 103s-1; I'i là cường độ đường phân tích trước khi hiệu chỉnh trôi, 103s-1; αi là hệ số hiệu chỉnh trôi của dụng cụ.

GHI CHÚ

1) Br còn lại trong mẫu sẽ gây nhiễu chồng chéo cho Al; khi hàm lượng Al2O3 không cao, cần thêm hiệu chỉnh nhiễu chồng chéo của Br trên Al.

2) Các dòng quang phổ YKα(2) và RbKα(2) chồng lên dòng phân tích NiKα. Khi Y và Rb tồn tại ở một lượng nhất định trong mẫu, chúng sẽ gây nhiễu chồng chéo cho Ni, điều này cần được hiệu chỉnh bằng cách trừ đi. Dòng quang phổ ZnL gây nhiễu chồng chéo cho NaKα, cũng cần được hiệu chỉnh bằng cách trừ đi.

3) Nên tái xác minh lại điều kiện đo lường và giới hạn dưới của các thiết bị khác nhau.