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克服现场难题:手持式X射线荧光光谱仪测定富钴结壳样中锰铁钴镍铜锌

点击次数:192  发布时间:2021-07-23

富钴结壳是一种生长在海底岩石或岩屑表面的皮壳状铁锰氧化物和氢氧化物。因富含钴,名富钴结壳。构成结壳的铁锰矿物主要为δMnO2和针铁矿。其中,含锰2.47%、钴0.90%、镍0.5%、铜0.06%(平均值)、铂(0.14~0.88)×10^-6、稀土元素总量很高,很可能成为战略金属钴、稀土元素和贵金属铂的重要资源。


海底宝物富钴结壳.png



我国大洋矿产资源调查一直使用X射线荧光光谱法作为主要金属元素含量分析的标准方法。随着大洋调查的深入,使用的设备逐步更新,调查取样方法不断改进,破坏性的样品分析方式已不能适应大洋调查工作的要求。因此,对简单、高效的现场无损分析方法和技术提出了迫切要求。


便携式X射线荧光光谱仪具有体积小、重量轻和使用方便的特点,相关应用研究一直是野外地质勘查中现场分析技术的研究热点。手持式X射线荧光光谱仪作为新一代的便携式X射线分析仪,具有体积更小、质量更轻和分辨率更高的特点,非常适合海上进行多学科、多任务和多目标调查研究。本研究采用德国斯派克手持式X射线荧光光谱仪SPECTRO xSORT,结合松散粉末制样法在现场对某大洋航次富钴结壳岩心碎块样品中的 Mn 、 Fe、Co、Ni 、Cu和Zn进行了分析测定。


手持式X射线荧光光谱仪.png

斯派克手持式X射线荧光光谱仪SPECTRO xSORT与同类产品相比性能较好,在几秒钟时间内可以提供实验室级的分析结果。经过优化的SPECTRO xSORT光谱仪现已能满足现场连续高强度测量作业需要。


实验部分


仪器


手持式X射线荧光光谱仪SPECTRO xSORT(德国斯派克)


样品制备


本研究的样品在某洋浅钻所得。高温烘干再进行研磨,装入样品盒中待测。


结果与讨论


方法精密度


选用国家一级标准物质按照样品制备方式重复制备5个样片,按照实验方法进行测定,计算所得相对标准偏差(RSD)列于表1。从表1数据可见,Mn 、Fe、Ni和Cu的精密度小于0.6% ;含量相对较低的Co 和Zn精密度小于3%,说明本方法获取的测试数据是可靠的。


方法精密度.png

表1 方法精密度


方法准确度


对国家标准物质GBW 07337、GBW 07338、GBW 07339和GBW 07296进行测定,并与标准值对比。由表2可以看出,相对误差在92.9% ~107.6%范围内,完全满足现场化学分析的要求。


方法准确度.png

表2 方法准确度


结语


采用手持式X射线荧光光谱仪SPECTRO xSORT结合松散粉末制样技术,可以快速、准确地分析富钴结壳样品中的Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn。方法简便、灵敏,制样快速,精密度和准确度满足相关规范以及大洋富钴结壳勘查现场分析的要求,可以为富钴结壳资源现场初步评价提供可靠的技术支撑。


手持式X射线荧光光谱仪现场.png

本研究采用的测量仪器相比于其他便携式X射线荧光光谱仪,结构更简单、体积更小,可以进行富钴结壳的原位测定,从而在不破坏某些珍贵的深海岩心的情况下,快速获取相关的化学信息。


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