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克服現場難題:手持式X射線熒光光譜儀測定富鈷結殼樣中錳鐵鈷鎳銅鋅

點擊次數:203  發布時間:2021-07-23

富鈷結殼是一種生長在海底巖石或巖屑表面的皮殼狀鐵錳氧化物和氫氧化物。因富含鈷,名富鈷結殼。構成結殼的鐵錳礦物主要為δMnO2和針鐵礦。其中,含錳2.47%、鈷0.90%、鎳0.5%、銅0.06%(平均值)、鉑(0.14~0.88)×10^-6、稀土元素總量很高,很可能成為戰略金屬鈷、稀土元素和貴金屬鉑的重要資源。


海底寶物富鈷結殼.png



我國大洋礦產資源調查一直使用X射線熒光光譜法作為主要金屬元素含量分析的標準方法。隨著大洋調查的深入,使用的設備逐步更新,調查取樣方法不斷改進,破壞性的樣品分析方式已不能適應大洋調查工作的要求。因此,對簡單、高效的現場無損分析方法和技術提出了迫切要求。


便攜式X射線熒光光譜儀具有體積小、重量輕和使用方便的特點,相關應用研究一直是野外地質勘查中現場分析技術的研究熱點。手持式X射線熒光光譜儀作為新一代的便攜式X射線分析儀,具有體積更小、質量更輕和分辨率更高的特點,非常適合海上進行多學科、多任務和多目標調查研究。本研究采用德國斯派克手持式X射線熒光光譜儀SPECTRO xSORT,結合松散粉末制樣法在現場對某大洋航次富鈷結殼巖心碎塊樣品中的 Mn 、 Fe、Co、Ni 、Cu和Zn進行了分析測定。


手持式X射線熒光光譜儀.png

斯派克手持式X射線熒光光譜儀SPECTRO xSORT與同類產品相比性能較好,在幾秒鐘時間內可以提供實驗室級的分析結果。經過優化的SPECTRO xSORT光譜儀現已能滿足現場連續高強度測量作業需要。


實驗部分


儀器


手持式X射線熒光光譜儀SPECTRO xSORT(德國斯派克)


樣品制備


本研究的樣品在某洋淺鉆所得。高溫烘干再進行研磨,裝入樣品盒中待測。


結果與討論


方法精密度


選用國家一級標準物質按照樣品制備方式重復制備5個樣片,按照實驗方法進行測定,計算所得相對標準偏差(RSD)列于表1。從表1數據可見,Mn 、Fe、Ni和Cu的精密度小于0.6% ;含量相對較低的Co 和Zn精密度小于3%,說明本方法獲取的測試數據是可靠的。


方法精密度.png

表1 方法精密度


方法準確度


對國家標準物質GBW 07337、GBW 07338、GBW 07339和GBW 07296進行測定,并與標準值對比。由表2可以看出,相對誤差在92.9% ~107.6%范圍內,完全滿足現場化學分析的要求。


方法準確度.png

表2 方法準確度


結語


采用手持式X射線熒光光譜儀SPECTRO xSORT結合松散粉末制樣技術,可以快速、準確地分析富鈷結殼樣品中的Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn。方法簡便、靈敏,制樣快速,精密度和準確度滿足相關規范以及大洋富鈷結殼勘查現場分析的要求,可以為富鈷結殼資源現場初步評價提供可靠的技術支撐。


手持式X射線熒光光譜儀現場.png

本研究采用的測量儀器相比于其他便攜式X射線熒光光譜儀,結構更簡單、體積更小,可以進行富鈷結殼的原位測定,從而在不破壞某些珍貴的深海巖心的情況下,快速獲取相關的化學信息。


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