粉末压片制样―X射线荧光光谱法测定样品中铀钍

[摘要]应用X射线荧光光谱仪测定矿石中的铀、钍含量，采用粉末压片法制样，并研究了制样的条件，确定了仪器最佳参数，建立了标准曲线。经国家实物标准含铀矿石样品验证，测定值与标准值吻合，两元素的相对误差均小于10%， 精密度试验表明相对标准偏差（n=10）均小于2.50%。大量实验数据表明，压片制样-X射线荧光光谱法测定铀、钍的精密度高，准确可靠。该方法在检测准确度和分析速度上可以满足实验室日常分析要求。

[关键词]铀 钍 X射线荧光光谱法 压片制样

[中图分类号] TL271+.4 [文献码]B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-233-2

进入21世纪，我国核电发展迅猛，促使我国加大对铀矿勘探和开采，铀矿山开采后遗留的尾矿和废渣等形成废石堆等放射性污染源的治理也迫在眉睫，在铀矿勘探、开采及治理过程中，准确分析铀钍的含量显得尤为重要。现阶段，对于样品中铀钍的分析大多都采用较为传统的化学分析方法，主要分析方法有滴定法[1]、分光光度法[2]、激光荧光法[3]、电化学法[4]等，而化学分析方法前处理复杂、工作量大，分析周期较长，污染环境，在很多情况下已不能满足工作需求。

X射线荧光光谱法具有制样简单、分析速度快、精密度好、线性动态范围（LDR）宽、不破坏样品、不受样品形态影响、测量过程自动化，不会对环境产生污染、同时可以得到各种主辅元素等优点，已经逐渐成为一种重要的分析手段。现已在化工[4]、钢铁[5]、石油[6]、煤炭[7]、地质[8，9]等各个行业建立了标准测量方法。本文采用粉末压片制样-XRF同时测定岩矿中U、Th，结果达到行业分析要求，能满足实验室日常分析需求，同时也提高了分析速度。

1实验部分

1.1仪器

Axios型波长色散X射线荧光光谱仪（荷兰PANalytical公司）、压片机、电子天平。

1.2测定条件

由于本法测定的元素含量范围较宽，为了得到尽可能高的计数率及好的测定精度，进行预测定，确定了矿石中铀、钍的测定条件，见表1所示。

1.3试样的制备

将经粗碎、中碎、缩分后的样品装入样品罐中于棒磨机上研磨6h，用180目样筛筛分后，于电子天平上称取约5.2g样品置于PVC环内，用不锈钢样坯磨具垫底，在40t压力下，静压时间30s，制成直径为30mm、厚度约3mm的圆片。用洗耳球将圆片表面的样品粉末吹干净，在分析面的反面贴上标签，置于干燥器内待测。

1.4标准曲线的建立

按样品制备方法对含铀矿石国家标准样品及自制标准样品进行制片，以各元素标准含量为横坐标，以所测荧光强度为纵坐标作图，得各元素的工作曲线，用以对未知样进行测定。

1.5标准样品的元素范围

通过对各类国家标准物质中铀钍的筛选，选取较宽范围，形成一个浓度梯度，这样可满足各类矿石中铀钍定量分析的要求。该方法中选择分析矿石中铀钍成分标准样品的含量范围如表2所示。

2结果与讨论

2.1基体效应的影响

XRF分析中的基体效应是影响光谱强度准确测量的因素。不同来源的含铀矿石矿物结构变化很大，理论上会对压片制样-XRF法的结果产生影响，因此在用压片法测定一些元素时，分析结果不甚理想。压片法的基体效应主要由试样的粒度、矿物结构引起[10]。一定波长的谱线的强度在一定范围内与粉末样品的颗粒度有关，当颗粒尺寸小到一定程度时，荧光强度开始趋于稳定[11]。在本次研究中颗粒度效应可以通过固定研磨时间、过180目分样筛予以解决。在消除矿石粒度的影响后，选取不同地区不同种类矿石对铀用光谱法与激光荧光法、滴定法，对钍用光谱法与分光光度法进行分析结果比较，研究矿物结构对测量结果的影响。在严格进行样品筛分后，测量结果见表3。

采用XRF与经典法分析，U的相对偏差均小于3.00%，Th的相对偏差均小于4.00%，可以说明压片制样-XRF法测定岩矿石中U、Th的过程中，对各种不同含铀矿石样品只要保证过筛，2种元素的基体效应基本可以忽略。

2.2方法准确度

用本文建立的XRF法分析未参加校准的标准样品含铀硅酸盐GBW040118、水系沉积物GSD-2a、铀矿石GBW04128，测得结果与标准值符合良好。测定数据见表4。

2.3精密度测定

采用本方法对含铀硅酸盐GBW040118进行精密度测试，对同一样片重复测量10 次，将检测结果进行统计，结果见表5，计算U、Th的相对标准偏差（RSD）分别为2.25%、2.23%。

3结论

本文建立了粉末压片制样-XRF测定含铀矿石中U、Th含量的分析方法。与传统的化学分析方法相比，压片制样-XRF分析法克服了铀矿石分析流程时间长的缺点。通过大量试验研究表明，制样固定研磨时间、通过过筛等方法消除了基体对压片法分析两元素的影响，同时采用压片制样-XRF法测定含铀矿石中的U、Th含量，分析速度快、分析含量准确、重现性好、成本低，可以满足实验室的日常生产要求。

参考文献

[1]EJ267.2-84《铀矿石中铀的测定》钒酸铵氧化滴定法.

[2]EJ349.2-88《岩石中微量铀的分析方法》TBP萃淋树脂色层分离5-Br-PADAP分光光度法.

[3]EJ/T550-2000《土壤岩石等样品中铀的测定》激光荧光法.

[4]EJ T361-1989《铀矿石中铀的测定》电位滴定法.

[5]CNS 12762-2000《汽油含铅量测定法》X射线光谱法.

[6]SNT 2079-2008《不锈钢及合金钢分析方法》X射线荧光光谱法.

[7]GB-T 11140-1989《石油产品硫含量测定法》X射线光谱法.

[8]SN T 2697-2010《进出口煤炭中硫、磷、砷和氯的测定》x射线荧光光谱法.

[9]GB/T14506.28-1993《硅酸盐岩石化学分析方法》X射线荧光光谱法测定主、次元素量.

[10]仵利萍，刘卫.X射线荧光光谱法测定铁矿石的化学成分[J].矿产综合利用，2010（3）：42-45.

[11]单华珍，卓尚军，盛成，申如香.粉末压片法波长色散X射线荧光光谱分析铁矿石样品的矿物效应校正初探[J].光谱学与光谱分析，2008，28（7）：1661-1664.