中國磷礦石分析文獻(xiàn)評介.pdf

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2011年6月巖礦測試Vo1.3.0,No.3June2011R0CKANDMINERALANALYSIS384~390文章編號:0254—5357(2011)030384—07中國磷礦石分析文獻(xiàn)評介鄧賽文,王秭亞,王毅民(國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心,北京100037)摘要:收集了1990-2010年中國磷礦石分析技術(shù)與方法的中外期-flj文獻(xiàn)102條,其中單個(gè)組分(元素)分析方法的文獻(xiàn)56條,傳統(tǒng)的多個(gè)組分連測方法的文獻(xiàn)24條,現(xiàn)代多元素同時(shí)分析方法的文獻(xiàn)20條,綜合性評述等2條。20世紀(jì)90年代以來,單個(gè)組分(元素)測定的方法迅速減少,發(fā)表的文獻(xiàn)量也大為減少,多元素同時(shí)分析技術(shù)得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP—AES)和x射線熒光光譜(XRF)已成為當(dāng)今磷礦石多元素分析的基本的有效的技術(shù)方法。ICP—AES用于測定磷礦石中痕量元素(包括稀土元素)具有明顯優(yōu)勢,而磷礦石的主、次量元素分析XRF的測定精度更高,特別是以XRF為主。直接壓片制樣的XRF技術(shù)的“環(huán)境友好”特性使其具有更廣的應(yīng)用前景。結(jié)合目前中國磷礦石分析的國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法和現(xiàn)有的磷礦石國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),提出了應(yīng)盡快制訂以現(xiàn)代多元素同時(shí)分析方法為主的磷礦石分析方法新的國家標(biāo)準(zhǔn),以與現(xiàn)代主流分析技術(shù)相適應(yīng);研制新的具有更多特性量值的磷礦石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),以滿足磷礦石資源綜合利用研究的需求。關(guān)鍵詞:磷礦石;多元素分析;文獻(xiàn)評述AReviewonLiteraturesofPhosphateOresAnalysisinChinaDENGSai—weD,,WANGYi—ya,WANGYi—min(NationalResearchCenterforGeoanalysis,Beijing100037,China)Abstract:Atotalof102publishedpapersfrom1990to2010onphosphateoresanalysismethodinChinawerecollected,whichincluded56papersonsingleelementanalysis,24ontraditionalcontinuousmeasurementanalyticalmethodofafewcomponents,20onmodernmulti—elementanalysissimultaneouslyand2reviews.Theapplicationotsingleelementanalysisinpublishedpapershasdeclinedsignificantlysincethe1990s.ResultsshowthatX—rayfluorescencespectrometry(XRF)andinductivelycoupledplasmaspectroscopy(ICP—AES)arepresentlythemosteffectivemulti—elementanalyticalmethodsformeasuringphosphate.ICP—AESisgoodfortraceelementanalysissuchasREEs,whileXRFiswidelyappliedtomajorandminorelementsanalysis.Thepolyethylene—backedpelletsmeasuredbyXRFhavebroaderapplicationprospectsbecausethismethoddoesnotdamagethesamples;moreover,thereisrl0contaminationtotheenvironment.Accordingtothecurrentsituationoftheanalysismethodsandreferencematerialsofphosphateores,itisnecessarytoformulateaprogramforsimultaneousanalysisofmulti—elementsinordertosatisfythemodernanalysistechnique.Newphosphateorereferencematerialsshouldbedevelopedtomeettherequirementsofcomprehensiveresearchofphosphateoreresources.Keywords:phosphateores;multi—elementanalysis;reviewonliterature收稿日期:2010—04—29;修訂日期:2011—02—10作者簡介:鄧賽文,研究員,主要從事x射線熒光光譜分析、分析儀器研制與應(yīng)用。E—mail:dengsaiwen@tags.a(chǎn)e.a(chǎn)n。通訊作者:乇毅民,研究員,從事地質(zhì)材料分析技術(shù)研究。E—mail:wym7852@126.con。..——384.-—— 第3期鄧賽文等:中國磷礦石分析文獻(xiàn)評介第30卷磷礦石是制取磷肥的主要原料,磷礦資源在國民礦石分析技術(shù)與方法的中外期刊文獻(xiàn)共計(jì)102條。其經(jīng)濟(jì)中具有重要地位,特別是對于中國這樣人口眾多中單個(gè)組分(元素)分析方法文獻(xiàn)56條,傳統(tǒng)的多個(gè)組的農(nóng)業(yè)大國,直接關(guān)系到國家的糧食安全和農(nóng)業(yè)的可分連測方法的文獻(xiàn)24條,現(xiàn)代多元素同時(shí)分析方法文持續(xù)發(fā)展_】。』。中國的磷礦儲量及儲量基礎(chǔ)較大(居獻(xiàn)20條及綜合性評述等2條。具體列于表1~表4。世界第2位),但品位低、雜質(zhì)多、采選成本高、回采率低。據(jù)測算,現(xiàn)有磷富礦(品位≥30%)資源僅可開發(fā)表1磷礦石單組分分析方法文獻(xiàn)①利用至2013-2014年,已被國土資源部列為2010年Table1LiteraturesOilsimultaneousdeterminationofsinglecomponentinphosphateores后不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的重要礦產(chǎn)資源之一。因此,磷礦資源的合理開發(fā)利用已是個(gè)十分緊迫的問題。物質(zhì)的化學(xué)組成是礦產(chǎn)資源基礎(chǔ)的資料,我國在20世紀(jì)8O年代初就制訂了“磷精礦和磷礦石統(tǒng)一分析方法”國家標(biāo)準(zhǔn)(GB1868—1881_80),并研制了用于磷礦石分析的3個(gè)磷礦石國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(P一1、P一2、P一3,現(xiàn)編號GBW07210、GBW07211、GBW07212);1995年又將1980年的“磷精礦和磷礦石統(tǒng)一分析方法”進(jìn)一步修訂成“磷礦石和磷精礦采樣與樣品制備及化學(xué)分析方法”的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T1355lm1995);同年《磷礦石分析》一書出版,該書全面總結(jié)了1990年以前中國磷礦石分析的經(jīng)驗(yàn)和成就J。20世紀(jì)90年代以來,地質(zhì)分析技術(shù)經(jīng)歷兩次重大變革¨],以電感耦合等離子體發(fā)射光譜/質(zhì)譜法(ICP—AES/MS)和x射線熒光光譜法(XRF)為主的現(xiàn)代多元素分析技術(shù)已成為地質(zhì)材料分析的主導(dǎo)技術(shù),磷礦石分析的技術(shù)方法也產(chǎn)生了重大飛躍。本工作收集了1990年以來中國磷礦石分析技術(shù)與方法的有關(guān)文獻(xiàn)102條,對其中的現(xiàn)代多元素分析技術(shù)方法①AAs一原子吸收光譜;sIMs一二次離子質(zhì)譜;FIA—HG—AAs一流動(dòng)進(jìn)行了重點(diǎn)評介。結(jié)合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法和國注射一氫化物發(fā)生一原子吸收光譜;AFs一原子熒光光譜。家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),討論了磷礦石分析技術(shù)的未來發(fā)展并提出相關(guān)建議。表2磷礦石多個(gè)組分連測方法文獻(xiàn)Table2Literaturesonsimultaneousdeterminationofmultiplecomponentsinphosphateores1磷礦石分析方法文獻(xiàn)新中國成立以來,我國分析工作者對磷礦石的分析方法進(jìn)行了廣泛研究,積累了豐富經(jīng)驗(yàn),不斷取得一系列階段性成果。分析方法國家標(biāo)準(zhǔn)的制、修訂,磷礦石國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制和《磷礦石分析》一書的出版,就是這些成果的集中體現(xiàn)。特別是《磷礦石分析》一書收集、引用1990年前的中外相關(guān)文獻(xiàn)1215條,是我國磷礦石分析文獻(xiàn)最豐富、最集中的著作。其中包括早自1948年的500多條外文文獻(xiàn),早自1955年的500多條中文期刊文獻(xiàn)和100多條中文專著、會議文集及標(biāo)準(zhǔn)文件等,文獻(xiàn)來源十分豐富。本文收集了1990-2010年我國分析者所發(fā)表的磷 第3期巖礦測試http://www.ykcs.a(chǎn)c.ell①PIxEJ?r/‘f乜粒子誘導(dǎo)的X射線發(fā)射;Es一發(fā)射光游;弓I義指參考文獻(xiàn)IJ關(guān)于磷礦分析方法的引文數(shù),括I內(nèi)為全部參學(xué)文獻(xiàn)敬表4綜合性評述文獻(xiàn)Table4Reviewliteratures2分析方法及文獻(xiàn)評介導(dǎo)技術(shù)辦法,也是以lF要評介的重點(diǎn)。《磷礦分析》《磷礦石分析》一書編著的年代正處在地質(zhì)分析一書中推介的僅有的3篇多冗素分析文獻(xiàn)(1990年仃仃技術(shù)方法發(fā)生重大變革時(shí)期,收錄和介紹的技術(shù)方法發(fā)表)是比較經(jīng)典的,此也列入表3,以便一起計(jì)淪。及反映在文獻(xiàn)卜的特點(diǎn)是:還是以傳統(tǒng)的單個(gè)組分2.1現(xiàn)代多元素分析方法(元素)測定的化學(xué)法為主(文獻(xiàn)以1985年前的居1986-2010年我國分析上作者發(fā)表的磷礦多多),而多元素同時(shí)分析技術(shù)的方法剛剛產(chǎn)生,相關(guān)文元素同時(shí)分析的義獻(xiàn)20篇,其1IAAS有l(wèi)篇(1994獻(xiàn)還很少,但這些方法的優(yōu)勢突出。20世紀(jì)90年代年),ES有2篇(1995年、2004年),PIXE有1篇(1993以來,多元素同時(shí)分析技術(shù)得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,年),ICP—AES7篇和XRF8篇。PIXE足一種核分析反映在文獻(xiàn)上的特點(diǎn)是:單個(gè)組分(元素)測定的方法手段,該工作做得很出色,但普通地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室小具備這迅速減少;整個(gè)文獻(xiàn)量也大為減少。因此本文將不再個(gè)條件,本文不作評介。20世紀(jì)90年代后ICP—AES評介單個(gè)組分和多(2~4個(gè))元素連測的傳統(tǒng)分析方在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室得到廣泛應(yīng)用,一般很少再使用AAS和法,僅評介現(xiàn)代多元素分析技術(shù)方法及相應(yīng)文獻(xiàn)。Es進(jìn)行多元素測量。因此,町以認(rèn)為ICP—AES和鑒于ICP—AES和XRF方法已是現(xiàn)代地質(zhì)分析的主XRF已成為當(dāng)今磷礦石多元素分析的基本丁.段。.——386.—— 第3期鄧賽文等:中國磷礦石分析文獻(xiàn)評介第30卷鄭永鳳等率先將現(xiàn)代的多元素同時(shí)分析技術(shù)——據(jù),但與經(jīng)典化學(xué)法相對照,證明了壓片制樣分析磷礦ICP—AES用于磷灰石的多元素測定,解決了磷礦石快石也能得到與熔片制樣相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確結(jié)果。這就表明,速分析這個(gè)長期未很好解決的難題,這一工作在1984對于磷礦石的主、次組分測定,直接壓片制樣也是可行年進(jìn)行了報(bào)道,其后的工作主要是在痕量元素方面的。作者認(rèn)為這個(gè)證明的意義在于:低碳、“環(huán)境友作了擴(kuò)展,成為中國磷礦石主、次、痕量組分分析的好”的技術(shù)方法應(yīng)成為化學(xué)分析方法研究的第一選經(jīng)典方法,在《磷礦石分析》一書中作了重點(diǎn)介紹。當(dāng)擇㈣]然,ICP—AES技術(shù)的特點(diǎn)主要還是在痕量元素方面,2.3文獻(xiàn)評介對地質(zhì)材料主量組分的測定精密度還是略遜于XRF1986-2010年的25年問發(fā)表的7篇磷礦石ICP技術(shù),表3中的數(shù)據(jù)也反映出這一點(diǎn)?!狝ES多元素分析文獻(xiàn)中,無論從方法精密度還是所文獻(xiàn)[94—95]分別發(fā)展了用XRF技術(shù)測定磷礦測定元素的選擇,最早的文獻(xiàn)[93]仍是最經(jīng)典的,而石中11個(gè)主、次組分和15個(gè)主、次、痕量元素的方法,王家風(fēng)等的工作是唯一測定磷礦石中全部稀土元在《分析化學(xué)》期刊相繼發(fā)表。兩方法在《磷礦石分素(REEs+Sc)的文獻(xiàn);1988-2010年的23年間發(fā)表析》一書中也作了重點(diǎn)推介,其中l(wèi)5處引用了該方的8篇XRF文獻(xiàn)中,經(jīng)典也是最早的2篇是文獻(xiàn)[94]法,成為全書所引1215個(gè)文獻(xiàn)中使用頻次最多的文和[95]。壓片制樣的兩方法當(dāng)屬“綠色分析技獻(xiàn)。XRF法測定磷礦石分析中的主量元素(P、Ca、Si)術(shù)”,符合當(dāng)今的環(huán)境理念,給今后磷礦石的XRF分析能達(dá)到<1%的精密度水平(以RSD表示),在這方面方法研究指出了重要方向,因而是最值得關(guān)注的。比ICP—AES更具優(yōu)勢。因此可以認(rèn)為,磷礦石主、次量元素分析應(yīng)以XRF為主;而眾多痕量元素(包括3討論與建議REEs)測定,ICP—AES/MS更有優(yōu)勢。(1)當(dāng)今ICP—AES/MS和XRF已成為地質(zhì)材料文獻(xiàn)[107]是為分析海山磷塊巖而作。海山磷塊分析的主導(dǎo)方法,獲得了廣泛應(yīng)用。應(yīng)盡快制訂以現(xiàn)巖是一種重要的深海礦產(chǎn)資源?,有關(guān)其化學(xué)組成代多元素同時(shí)分析方法為主的磷礦石分析方法的國家的文獻(xiàn)較少,該文是為海山磷塊巖礦物學(xué)和成因研究標(biāo)準(zhǔn),以與現(xiàn)代的主流分析技術(shù)相適應(yīng)。誠然,我國小而設(shè)計(jì),測定組分較多。因其基本化學(xué)組成與陸地上規(guī)模磷礦企業(yè)數(shù)量大(大、中型企業(yè)只占7%_5),傳統(tǒng)的磷礦相似,該法也可用于磷礦石主、次、痕量多元素的磷礦石化學(xué)分析也還是需要的,然而我國磷礦產(chǎn)業(yè)分析。正面臨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)升級、提高資源利用率和2.2不同制樣方法的X射線熒光光譜分析保護(hù)環(huán)境的緊迫形勢,包括制訂磷礦石多元素分析在XRF技術(shù)將成為磷礦石主、次量組分分析的主導(dǎo)內(nèi)的中、低品位磷礦資源的開發(fā)和綜合利用的新技術(shù)方法,其方法細(xì)節(jié)將受到關(guān)注。XRF用于地質(zhì)材料分方法必將得到快速發(fā)展。析主要有兩種制樣方法:直接粉末壓片和硼酸鹽熔片(2)我國僅有的3個(gè)磷礦石國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(P一1、制樣。兩種制樣的優(yōu)缺點(diǎn)是很明顯的:前者簡便,經(jīng)P一2、P一3)是20世紀(jì)80年代的研究成果,已在我國磷濟(jì),不使用任何化學(xué)試劑;但當(dāng)由于樣品的粒度效應(yīng)使礦地質(zhì)、資源的研究評價(jià)和磷化肥工業(yè)中發(fā)揮了重要作某些元素(主要是高含量的輕元素)的測量達(dá)不到所用。我國雖是個(gè)磷礦資源大國,但中、低品位磷礦石多,需要的精密度時(shí),則不得不采用熔融制樣來減小粒度而富礦資源的保障程度已很低,磷礦資源的綜合利用迫影響以保證測定精密度和準(zhǔn)確度,而這是以靈敏度降在眉睫。磷礦石的多元素分析(包括綜合利用和低、某些元素因揮發(fā)而不能測定和制樣成本提高來換環(huán)境評價(jià)相關(guān)元素)將會日益受到重視。因此,增加已取的¨l7l。表3所列的8篇XRF文獻(xiàn)中,有5篇文有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(定值組分只有15個(gè))的定值組分和研制包獻(xiàn)采用熔片制樣,2篇文獻(xiàn)采用壓片制樣¨m,1篇括更多元素的新標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)都是需要的。使用熔片、壓片兩種制樣方法。文獻(xiàn)[95]對超輕元素(F、Na)和痕量重元素采用壓片制樣,其他則采用熔4參考文獻(xiàn)片制樣。文獻(xiàn)[107]先將樣品(包括校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品)加[1]尹麗文.我國磷礦資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及對有關(guān)問題的工成超細(xì)樣品后,利用直接壓片制樣測定了磷塊巖中建議[J].國土資源情報(bào),2004(10):37—39.32個(gè)主、次、痕量元素,達(dá)到了與熔片制樣相當(dāng)?shù)木躘2]張衛(wèi)峰.中國、美國、摩洛哥磷礦資源優(yōu)勢及開發(fā)戰(zhàn)略比度;文獻(xiàn)[104]雖沒有直接給出分析結(jié)果的精密度數(shù)較分析[J].自然資源學(xué)報(bào),2005,20(3):378—386..——387.—— 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