摘要：地球化学填图是使用标准化方法,系统测量地壳表层多种化学特征,并绘制这些特征的地理空间分布图,其目的是了解地壳表层岩石中多种元素的含量,是多元素多目标的基础性工作。它根据地球化学资料解释和推断地质构造和岩性,为基础地质、矿产勘查、农业和环境研究提供了有价值的资料，地球化学填图是勘查地球化学的重要组成部分和成果体现。本文分析了三稀和铂族元素测试方法的应用。
关键词：三稀；铂族元素；测试方法；应用；
“三稀”和贵金属矿产是重要的战略资源，由于其具有优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。受当前的国内外形势影响，提出加强“三稀”和贵金属矿产资源找矿力度。
一、样品整理
原1 ∶ 20 万区域化探地质调查样品采集，由于当时检测手段大多为光谱半定量,元素的灵敏度、检出限和精密度均达不到要求,所以只对样品进行了39 项元素的测试,没有检测稀有、稀散、稀土和铂族元素,在一定程度上影响了找矿效果，将检测数据应用于各元素在该地区的地球化学填图中。
二、测试方法的应用
1.消解方法。一是火试金。火试金法测定地质样品中含量源于20 世纪初的冶金分析, 经不断改进, 已成为分离、富集铂族元素的经典分析方法。应用于地质学中铂族元素分析的方法有铅试金和镍锍试金, 由于不能富集所有铂族元素, 且在高温下会产生氧化铅蒸汽污染环境,因此近年来应用渐少。镍锍试金法原理是依据PGE 的亲硫性, 同位于元素周期表�, 化学和物理性质的相似性为元素间形成合金提供了条件, 晶体结构均为立方晶系, 尽管紧密六方晶系, 但在高温条件下可能会畸变为立方晶系与其他贵金属、硫化镍形成合金。PGE 氧化物和硫化物生成自由能与其他金属相差较大, 进而达到PGE 在高温熔融的过程中分离并在NiS 扣中富集的目的。具体方法是将样品羟基镍粉和硫按不同比例混合于粘土坩埚中, 放入马弗炉加热。冷却后, 由于硫化物相和硅酸盐相的不相容性, 沉降于坩锅底部形成镍扣, 将镍扣粉碎后用溶解, 共沉淀分离即可达到分离目的。国内外分析工作者对镍锍试金方法做了大量应用和改进, 应用共沉淀法、离子交换法将镍粉进行提纯,降低了流程的空白值, 采用同位素稀释剂法结合镍试金分析大洋中脊玄武岩和海底沉积物中PGE, 经溶样、Te 共沉淀后将滤膜中沉淀分成两部分, 采用蒸馏分离, 同位素稀释法测定, 解决了包括锇在内的全部铂族元素的测定。火试金方法的优点是取样量大, 可以克服块金效应, 所有的铂族元素均能富集, 镍扣也可直接用。主要缺点是使用了大量的试剂,空白值较高; 不同类型的样品要求不同配比的试剂以达到较高的回收率。特别是生成捕集剂的镍粉与硫的比例, 若硫比例过低, 则不能保障镍全部进入镍锍扣, 影响铂族元素的回收; 若硫比例过高, 会使较多的硫进入镍锍扣, 生成NiS2 , 此化合物很难溶解。在用盐酸溶镍扣过程中, 容易以氯化物形式损失。火试金法的另一个缺点是共沉淀后部分Cu 和Ni 与PGE 一同富集, 即使不用T e 共沉淀富集。二是酸溶法。酸溶法是一种较为经济、简便、快速、空白值低的分解方法, 广泛地应用于地质样品的分解。采用王水酸溶方法对国内超基性岩标样进行消解, 用大空隙阴离子交换树脂进行富集, 成功测定。在高压和微波条件下采用酸溶逐级消解地质样品的方法也获得了较好的结果。但酸溶法消解效率低, 称样量小, 对不同的地质样品处理方法差别也很大, 因此常与其他方法配合使用。三是酸溶结合碱熔法。酸溶结合碱熔方法是用氢氟酸和王 水先分解样品中的硅酸盐, 使大量二氧化硅挥发出去, 然后再用过氧化钠熔融分解酸不溶残渣。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此方法的优点是除过氧化钠外所有试剂均可提纯, 因而流程空白值较低, 样品量也可以增加到10g, 可以满足基性岩中低含量铂族元素分析的要求。但此方法的最大缺点是不能测定Os, 因为在样品溶解过程中Os 已挥发散失。此方法用硼酸络合氢氟酸分解后的氟化物沉淀, 使沉淀量由大约5 g 降低至约0.1g, 大大节约过氧化钠的用量, 降低了空白值, 操作更为简便。
2.分离富集方法。一是离子交换。阳离子和阴离子交换树脂均可用于的分离富集, 其中阳离子交换树脂柱会使溶液中所有的铂族元素以氯化络阴离子通过, 而绝大部分基体及干扰元素留在交换柱上; 相反阴离子交换树脂会使铂族元素( Rh 除外) 富集在树脂上, 其他金属离子直接通过交换柱。阳离子交换树脂, 在对地质和环境样品中富集中已经得到应用 , 可有效地从混合溶液中富集PGE。但由于所有基体及干扰元素都富集在树脂上面, 而树脂的吸附能力是有限的, 因此对样品量有所限制,一般不能超过1 g 。而对于基性岩等一些低含量样品, 需要大称样量才能完成实验, 限制了应用,并且阳离子交换树脂对Zr 和H f 的氧化物不能分离掉, 这两种元素对Pd, Ir 和Pt 同位素在测试中有严重干扰。二是溶剂萃取。铂族元素具有特殊的原子结构, 存在多种氧化态, 可以形成多种络合物, 适合用溶剂萃取, 故溶液中的铂族元素常常可以通过液-液萃取富集。 利用液-液萃取和同位素稀释, 通过ICPMS测定铬铁矿中的铂族元素取得良好的效果; 运用溶剂萃取与离子交换相结合的方法,建立铜镍矿样中铂、钯中子活化分析的化学前处理流程: 经过矿样的溶解和介质转换后, 用MIBK 除去矿样中的铁及部分碱金属, 再通过离子交换条件试验, 选择磺酸型阳离子树脂来分离富集铂、钯。但由于该法易产生交叉污染, 不易控制, 特别是对低含量的地质样品一般不推荐使用。
3.测试方法。但由于现代科学技术的迅猛发展和对分析方法的灵敏度要求越来越高, 原子光谱法、中子活化法得到了较好发展和应用。一是原子光谱法。原子光谱可分为原子吸收光谱( AAS) 和电感耦合等离子体原子发射光谱( AES)。石墨炉原子吸收光谱( GFAAS) 能直接固体进样, 可用于测试地质标样、岩石、蔬菜、自然水、环境样品中的痕量贵金属元素。但受原子吸收光谱的检出限制约, 只能对含量相对较高的样品测试, 且GFAAS 法效率偏低, 有较多干扰, 因此近年在地质样品测试中应用较少。电感耦合等离子体原子发射光谱方法本身具有灵敏、高效、仪器操作简单、线性范围宽( 5 个数量级) 等优点, 其测试中的高温条件( 约10000 K) 减少了化学干扰。用小试金富集, ICPAES同时测定地质样品及各种工业中间产品中的铂、钯、金, 是一种快速、简单易行、低成本的好方法。二是中子活化。中子活化法( INAA ) 灵敏度高, 专属性好, 可实现多元素分析。相比其他方法减少了对试剂空白的校正, 与镍试金法相结合可实现镍扣的非破坏性分析, 在地球和宇宙科学、环境科学、高纯材料学等领域中都发挥重要作用。对中子活化过程中的干扰进行了分析; 应用小镍锍试金法与中子活化法结合测定标准样品浓度, 准确率在90%以上。克服了块金效应, 在照射之前进行一定的化学处理更有利于信号的集中捕获和减少干扰。但在照射过程中的干扰元素的确定和排除很困难, 实验周期长, 对低含量样品的测试效果不佳。
复杂的地质样品绝不仅限于文中所述, 随着地球化学研究的逐渐深入, 这种复杂的意义还将进一步扩大，但在不同地质样品的各种方法实践中，富集方法中萃取法可能带来的交叉污染。分析数据也符合地球化学填图的要求, 为地质找矿工作新的突破做出贡献。
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论文作者:凌云
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
标签：样品论文; 元素论文; 方法论文; 地质论文; 地球化学论文; 测试论文; 树脂论文; 《基层建设》2018年第25期论文;