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石英岩化学成分分析标准物质研制

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 332 2020-10-22
【摘要】目前 巴西、英国、日本、南非等 国研制有一些石英岩类标 准物 质 ,SiO:含量均在 96% 以上,含量范围较窄,定值元素较 少。我 国尚 无石 英岩 类 的标 准物 质 ,无 法 满足 石 英 岩 勘 查 和 实 际应 用 的 需要 。 本文研制 了3个石英岩化 学成分分析标准物质 ,样品采 自我 国具有 代表性 的安徽省凤 阳县大庙镇老青山、青海省大通县景 阳镇和湖北 省蕲春县灵虬山 3个石英矿 区,利用流化床式气流粉碎机将样品细 碎至 一45 m,解决 了纯度较高的石英岩粉碎加工 易受污染的难题。
  • 可以作为工业原料的石英类岩石主要有石英砂 岩 、石英岩 、脉石英等。石英砂岩为湖相碎屑岩或海 相硅质岩沉积而成的沉积岩,因其 FeO含量较高,主 要用于玻璃 、陶瓷、冶金 、铸造工业领域。石英岩属变 质岩 ,一般是由石英砂岩或其他硅质岩石经过区域变 质作用,重结晶而形成 的,也可能是在岩浆附近 的硅 质岩石经过热接触变质作用而形成。脉石英是 由花 岗岩浆或混合岩化热液填充沉淀在岩石裂缝 中形成 的,化学成分很纯 ,SiO,含量达 99%以上 。石英岩、脉 石英的用途更广 ,能作为制造玻璃、陶瓷、冶金 、化工 、 机械 、电子 、橡胶 、塑料 、涂料、新能源等行业的重要原 料,其中颗粒细腻、结构紧密的还可以作为玉石。因 此 ,在石英矿产勘查和相关行业进行相关原料的化学 成分分析 时,需要相应 的标准物质用于校准测量一 器 、确认和评价分析方法、日常分析质量监控 、考核 验人员操作水平和技术仲裁等 叫J。为此 ,国内外 继研 制 了相关 标 准 物 质。如 巴西 的标 准石 英 IPT61、IPT62,SiO2含量分别为 99.79%、99.62%,定1 项 目9项 ;英 国的标准石英砂 BCS—CRM516,SiO2 量 98.73% ,定值项 目 14项 ;日本的 3个标准石英; JCRM R404、硅石 R405、硅石 R406,SiO2含量分别: 99.99% 、97.78%、96.71% ,定值项 目5~10项;南: 的标准石英 SARM49,SiO含量 99.6% ,定值项 目 项等。国外的这些标准物质 由各 国各 自研制 ,Si( 含量均在 96%以上 ,含量范围较窄,未涵盖 SiO:含: <96%的部分 ,且定值元素较少。我国也有类似的1准物质 ,1988年 国家建材局测试中心研制了 3个“硅 质砂 岩成 分 标 准物 质”(GBW 03112、GBW 03113、 GBW 03114),对 12个主量成分(SiO2、TFe2O3、A12O3、 CaO、MgO、TiO2、K2O、Na2O、MnO、P205、Cr203、烧失 量)进行了定值(参考值),1998年中国地质科学院地 球物理地球化学勘查研究所研制 了 1个石英砂岩 的 “岩石成分分析标准物质”(GBW 07106),定值元素 60余种 ,但 SiO:含量 只有 90.36% ,未能形成系列。 上述 4个标准物质均属石英砂岩类 ,而代表我国大多 数石英资源的石英岩、脉石英尚无标准物质。

    本课题组为满足相关行业对石英岩化学成分析 的需求 ,在 国土资源行业科研专项 的资助下 (课题 编号 200911044—05),选择石英岩典型矿 区采集候 选物 ,按照国家一级标准物质技术规范的要求 ,研制 了 3个石英岩(含 1个脉石英 )化学成分标准物质 , 其主要成分含量呈梯度分布。

    1 样品采集与制备

    1.1 样品采集

    我国石英岩矿产分布广泛 ,已探明的地 区区域 分布上主要集 中在华东地 区 (20.9%)、中南地 区 (22.7%)、西北地 区(40.8%),东北 、华北 和西南地 区总量不到 20% ,基本上呈东 、中、西条带分布 ,其 他地区零星分散 J。考虑到标准物质的代表性 ,本 课题组选择在安徽省 (华东 )、湖北 省(中南 )、青海 省(西北)三个省的典型石英 岩矿 区采集 3个候选 物 ,分别为 :安徽省凤阳县大庙镇老青山石英矿区石 英岩 1个 (区域 变质型石英岩矿床 ,选取 SiO:含量 约 93%的样品 ,编号 GRSY一1),青海省大通县景 阳 镇石英矿区石英岩 1个 (沉积变质 型石英 岩矿床, 选取 SiO2含量约 96%的样品,编号 GRSY一2),湖北 省蕲春灵虬石英矿区脉石英 1个 (花 岗岩浆热液型 脉石英矿床 ,SiO含量 >99% ,编号 GRSY一3)。

    1.2 样品制备

    石英岩硬度大,不易粉碎,尤其对于高纯石英样 品,在加工 过程 中易带来杂质 ,影 响样 品纯度。因 此 ,本系列标准物质加工采用流化床式气流粉碎机 进 行细 加工 。 流化床式气流粉碎机工作原理是以高压空气为 动力 ,利用高压气流的冲击使物料呈流态化 ,被加速 的物料相互间产生剧烈的碰撞 、摩擦 、剪切而达到颗 粒的细粉碎 。由于是采用运动物料 自身碰撞粉碎 , 就避免了使用其他设备而带来金属、非金 属杂质 的 污染 ,同时可通过调节气流速度和分级系统 ,控制出料粒度 ,防止超细现象 。这种碎样方式特别适用于 硬度大、脆性大 的样品。气流粉碎技术在非金属矿 粉碎加工和标准物质制备加工 中已有应用 ,而 在石英岩标准物质制备中首次采用。 样品加工制备前 ,先将样品表面处理干净后 ,用 颚式 破 碎 机 粉碎 至 1mm 左 右 ,用 堆 锥 法 混 匀 , 110℃烘 24h,去负水 、灭活后 ,采用流化床式气流粉 碎机用经过冷却处理 的高压气 流细碎 至 一45Ixm。 用犁刀式混样器进行样品混匀。

    1.3 样品粒度分布比较

    标准物质 的粒度分布是标准物质非常重要的特 征 ,直接影响标准物质的均匀性 。本系列标准物 质样品 (GRSY一1、GRSY一2、GRSY一3)采用流 化 床式气流粉碎 ,粒度可小于 45 m,且粒度范围分布 较窄。采用激光粒度仪测量样品粒度分布 ,中心粒 径约为 10 m,粒度分布范 围主要在 10~35 m之 间,结果如图 1一图3所示。

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