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使用手持式光譜分析儀分析磷酸鹽的礦化和探途元素

來源: | 作者:environment-380 | 發(fā)布時間: 2023-11-13 | 554 次瀏覽 | 分享到:

手持式X射線熒光光譜儀在磷酸鹽研究中的作用

在過去的十年中，手持式光譜分析儀已被證明是在采礦和勘探行業(yè)的磷酸鹽研究中有助于在現(xiàn)場進行地球化學(xué)分析的一種可行性方法。奧林巴斯Vanta手持式XRF光譜儀在對磷酸鹽進行實時定量分析的應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本應(yīng)用注釋介紹了Vanta手持式XRF光譜儀如何準(zhǔn)確測量重要的磷酸鹽礦物以及在磷酸鹽勘探中使用的其他元素。

磷酸鹽巖石的元素分析

磷酸鹽一般存在于以下五種天然礦床中：海洋沉積物、火山巖、變質(zhì)巖、侵蝕土壤和生物礦石。¹磷酸鹽，廣義上稱為巖石磷酸鹽或磷酸鹽巖，按重量計含有2%到10%的磷，或含4%到20%的P2O5。隨著高活力磷酸鹽礦不斷枯竭，高品位磷酸鹽資源的供應(yīng)量呈穩(wěn)步下降趨勢。²因此，人們更需要對各種含量水平的磷礦石及其所含的多種元素進行精確和準(zhǔn)確的測量。

在大多數(shù)情況下，Vanta手持式XRF光譜儀可以檢測從鎂（Mg）到鈾（U）的大多數(shù)元素，檢出限低至百萬分之幾（ppm）。雖然Vanta便攜式光譜分析儀肯定可以檢測到磷（P），但其他可測元素對于磷礦的開采也至關(guān)重要。釩（V）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、銀（Ag）、鉛（Pb）、釷（Th）和鈾（U）等元素是已知探途元素，可用于查找礦區(qū)中富含磷酸鹽的區(qū)域。

探測磷酸鹽礦的高效工具不僅要能確定磷的含量，還需具有確定其他較輕元素含量的能力，例如鎂（Mg）、鋁（Al）、硅（Si）、鈣（Ca）和鈦（Ti）。在現(xiàn)場，Vanta XRF元素分析儀只需簡單的樣品制備，在幾秒鐘內(nèi)就可以提供這些元素和其他元素的準(zhǔn)確含量。這種能力對于在工作現(xiàn)場做出實時決策非常有用，無需再將樣品送到外部實驗室，也避免了昂貴的停機等待時間。

圖1.Vanta手持式XRF光譜儀在檢測由客戶提供的各種磷礦石樣品時所獲得的元素含量值與測定值高度吻合，表現(xiàn)了出色的性能

上圖中的數(shù)據(jù)表明Vanta手持式XRF光譜儀在檢測一系列從客戶采集的真實樣品制成的參考材料時所表現(xiàn)的開箱即用性。參考數(shù)據(jù)與Vanta手持式XRF光譜儀獲得的結(jié)果高度吻合，表明Vanta XRF元素分析儀在檢測從各種磷酸鹽巖材料制備的樣品時，可以提供優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)。這些樣品的檢測時間平均不到一分鐘，樣品的制備也非常簡單。樣品制備工作包括快速手工粉碎或研磨樣品，使其顆粒小于0.2毫米，然后再將其收集到標(biāo)準(zhǔn)樣品杯中。

磷酸鹽的礦化

當(dāng)前開采的大部分磷酸鹽來自沉積的磷灰石。磷灰石的一般化學(xué)式是Ca₁₀(PO₄)₆(OH,F,Cl)₂，在磷酸鹽巖中被稱為膠磷礦物質(zhì)。具有很高經(jīng)濟價值的含磷灰石的磷礦床會含有20%以上的P₂O₅和35%以上的CaCO₃，以及其他一些微量氧化物，如氧化鎂和氧化鋁。

在計算元素含量的同時，奧林巴斯Vanta手持式XRF光譜儀還可以實時計算這些礦物質(zhì)和化合物的含量。通過便攜式光譜分析儀易于使用的用戶界面，用戶可以將光譜儀設(shè)置為將計算出的含量報告為化合物，如圖2所示。Vanta便攜式光譜分析儀的軟件可以進行這種計算，而且只需幾秒鐘就可以完成在元素報告和化合物報告之間的切換。

圖2. Vanta便攜式光譜分析儀在未啟用（左圖）和啟用了（右圖）化合物功能的情況下對含磷酸鹽巖的認(rèn)證參考物質(zhì)（CRM）進行檢測的結(jié)果。

據(jù)估計，目前世界上三個最大的磷酸鹽生產(chǎn)國：中國、美國和摩洛哥，有超過7500萬噸可開采的磷酸鹽巖，全世界每年的開采總量超過2億噸。^3、4這些磷酸鹽礦床的潛在經(jīng)濟價值巨大，因此引起了礦產(chǎn)開采和勘探行業(yè)的極大興趣。雖然開采出來的磷酸鹽用于許多行業(yè)，包括洗滌劑、動物飼料和工業(yè)化學(xué)品，但是，超過90%的磷酸鹽用于生產(chǎn)氮磷鉀（NPK）肥料。 4 這些尚未開采的磷酸鹽，一旦開采，估計價值超過22億美元。

磷酸鹽巖副產(chǎn)品

許多磷酸鹽巖石礦物含有可提取的高價值材料，如稀土元素（REE）和鈾（U）。隨著全球?qū)@些材料需求的增加，分析這些痕量元素的能力在經(jīng)濟上也變得日益重要。在現(xiàn)代磷酸鹽巖礦床中，這些材料的產(chǎn)量高于現(xiàn)有礦山和礦床。⁵Vanta光譜儀除了具有分析較輕元素和氧化物的出色性能外，還可以準(zhǔn)確、精確地計算這些較重、成本較高的元素。⁶。

下面的圖表說明了Vanta手持式XRF光譜儀在檢測由礦石研究和勘探測試標(biāo)準(zhǔn)樣品公司（OREAS）提供的含有磷礦石和可用水平的稀土元素的認(rèn)證參考材料（CRM）時具有開箱即用的性能。手持式XRF光譜儀所計算的含量與認(rèn)證參考材料（CRM）的額定值高度吻合，具有很高的準(zhǔn)確性和精確性，表明Vanta XRF元素分析儀可以為磷酸鹽巖中具有經(jīng)濟價值的材料提供快速、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。