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磷矿石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 0 481 2020-10-23
【摘要】磷矿的开发与综合利用不仅需要分析磷等主要元素,也需要准确地测定稀土元素和微量元素。分析 测试过程需要含量适中、定值组分全的磷矿石标准物质进行质量监控,国内外现有的磷矿石标准物质无论是 从定值指标还是含量梯度范围等方面均无法满足此需求。
  • 磷是次要的造岩元素,但是生命物质的重要组 成元素,也是植物生长必不可少的一种元素。磷矿 是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称,是 一种重要的工农业矿物原料。磷矿按地质作用 分类主要有沉积磷块岩型、变质磷灰岩型、岩浆岩磷 灰石型、次生磷矿床、鸟粪型矿床 5 种类型,世界 上最重要的磷矿资源主要为海相沉积型磷块岩,其 分布广,储量大,产量高。我国已探明磷矿资源总量 仅次于摩洛哥,位居世界第二,与国外磷矿石相 比,我国磷矿石的特点是分布集中、富矿少、贫矿多, 且常共生或伴生有多种矿产,如稀土元素、铀、钒、 锶、氟、碘、铅等多种有用元素。

    磷矿的勘查、评价和综合利用开发不仅仅是分 析磷等主要元素,也要求准确地测定稀土元素和微 量元素等多种元素,因而需要相应的标准物质以保 障分析数据的准确性、可比性和有效性。国内 外现有磷矿石标准物质主要有:早期美国研制的磷 矿 石 标 准 物 质 (编 号 SRM6 9 4 ),定 值 磷 等 1 3 项 A (P2 〇5、SiO〗、A l O3、CaO、CdO、F、Fe O3、K O、MgO、 MnO、Na2O、U、 V2〇5);欧洲经济共同体研制的磷矿 石标准物质(编 号 BCR032 ) ,定值磷等 2 1 项 (P2O5、 SiO】、CaO、MgO、A12 O3、Fe2 O3、F、 CO2、 SO3、As、 B、 Cd、Cr、Co、Cu、Hg、Mn、Ni、Ti、V 、 Zn) ;英国研制的 2 个 磷 矿 石 标 准 物 质 (编 号 NCSDC79001、 NCSDC79002),定 值 14 ~ 1 5项 ;我 国 1984年原化工 部研制的 3 个磷矿石标准物质(编 号 GBW07210、 GBW07711、GBW077 12 ),定 值 磷 等 13 ~ 15 项 (P2 O5、Si0 2、CaO、MgO、Fe2 O3、Al2 O3、MnO、Ti0 2、 K O 、Na2 O、F、CO2、SrO、I、TS )。英 国 研 制 的 NCSDC79001和 NCSDC79002标准物质的定值组分 及含量等同于我国的GBW07210、GBW07211。这些 磷矿石标准物质的共同点是研制年代久远,很多都 已没有库存或库存不多,定值元素主要是磷等主量 元素,而稀土元素和微量元素几乎都没有定值。欧 洲经济共同体研制的BCR0 3 2虽有少数微量元素定 值 ,但没有稀土元素的定值,且国外标准物质价格昂贵 ,不利于我国实验室实际应用。

    显然,现有的磷矿石标准物质无法满足当前我 国磷矿资源分析需求。本文在河北张家口钒山磷 矿、贵州织金新华磷矿、云南昆阳磷矿、湖北神农架 火炼坡磷矿4 个典型矿区采集样品,其中张家口钒 山磷矿和织金新华磷矿为含稀土的磷矿,严格按照 国家一级标准物质技术规范开展磷矿石标准物质研 制工作。这 4 个磷矿石标准物质的磷含量覆盖4 个 品位级别,形成了一个从边界品位、工业品位到磷精 矿较为完整的含量系列,定值元素包括造岩元素、稀 土元素和痕量元素在内共3 7 项 ,可为磷矿的勘查、 评价和综合利用开发中磷矿石样品分析提供计量基 础 ,也可用于日常分析质量监控。

    1 标准物质候选物的采集与制备

    1 . 1 候选物的来源与特征

    根据我国磷矿资源情况,磷矿床主要为沉 积磷块岩型、变质磷灰岩型、岩浆岩磷灰石型三种, 次生磷矿床、鸟粪型矿床次之。其中,沉积型磷矿占 全国总量的8 5 % ,矿床规模大,品位高,是目前开发 利用的主要对象;变质型和岩浆岩型磷矿占14. 6 % , 这两类磷矿床规模较小,品位低,但矿石易选,绝大 多数在综合开采利用;鸟粪型磷矿及其他类型 占 0 4 % 。沉积性磷矿主要分布在扬子地区的贵 州、云南、四川、湖北、湖南、陕西;变质型磷矿主要分 布在华北地区的河北北部、辽宁、吉林、江苏、安徽、 湖北等地;岩浆岩型磷矿主要分布在华北地区的河 北、内蒙古、辽宁、山东。基于此,本研究采集了贵州 开阳、织金磷矿,云南昆阳、安宁磷矿,湖北宜昌樟村 坪、杉树垭、栗西、神农架,湖北大悟,河北张家口几 大典型磷矿区6 0个磷矿石小样进行测试,通过测试 结果最终确定磷矿石标准物质候选物的采集地点为 贵州织金新华、云南昆阳、湖北神农架火炼坡、河北 矾山四个典型磷矿区,确定了4 个品位级别的候选 物(编号为〇 -1、0 - 2 、0 - 3 和 0 - 4 ) ,分别为 3个 沉积型磷块岩、1 个岩浆岩型,其 中 2 个富含稀土。 每个候选物样品约170 ~ 200 kg。对采集的 4 个磷 矿石标准物质候选物进行岩矿鉴定,矿物组成和结 构特征见表 1。

    1.2 候选物的制备

    将采集的样品中的外来杂质如草皮、木屑、包装 材料碎片等清理除去,用铁锤打碎至10 cm以下,并 采选一些样品进行岩矿鉴定。余下的样品用颚式破 碎机粉碎(小 于 2 mm)。然后将样品置于 120°C 烘 箱内干燥 24 h,烘干、灭活。将烘干的样品转入200 kg高铝瓷球磨机内进行研磨和混勻,研磨和混勻同 时完成,研磨时间不少于72 h;研磨直至样品粒度小 于 2 0 0 目达到 9 9 % 以上。加工后的样品在出料的 同时分取若干小瓶,供均匀性初检之需,分取样品贯 穿于出料的全过程,样品经均匀性初检合格后,分装 成每瓶 70 g 的塑料瓶包装。粉碎后的 4 个磷矿石 样品经激光粒度分析仪( BT -9300S 型)进行分析, 检测结果(表 2 )表 明 :粒 径 < 74 ^m 的含量达到 9 9 % 以上,符合国家一级标准物质技术规范的要求。

    2 候选物均匀性和稳定性检验

    2.1 均勻性检验

    本次磷矿石标准物质均匀性检验的子样,是从出 料的全过程中随机抽取的,每个样品抽取样数2 5瓶, 每瓶质量约70 g,每瓶称2 份进行分析( W = 50)。

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