Дуговой сцинтилляционный атомно-эмиссионный анализ с многоканальным анализатором эмиссионных спектров для определения золота, серебра, платины и палладия в геохимических объектах

• Автор: Бусько, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Введение
Глава 1. Проблемы и методы определения драгоценных металлов в геологических образцах. Сцинтилляционный атомно-эмиссионный анализ

1.1. Драгоценные металлы (ДМ). Распространенность в природе; основные типы

отрабатываемых и перспективных для разработки месторождений

1.2. Требования к аналитическим методам при поисках руд и разработке технологий

извлечения ДМ

1.3. Методы определения валовых содержаний ДМ, состава и размеров минеральных фаз,

содержащих ДМ в природных и техногенных средах

1.4. Использование сцинтилляционного атомно-эмиссионного анализа для определения

валовых содержаний и крупности частиц

1.5. Современные возможности развития САЭА

1.6. Цели и задачи исследования
Глава 2. Аппаратно-программный комплекс и технология дугового сцинтилляционного атомно-эмиссионного анализа
2.1. Аппаратно-программный комплекс
2.1.1. Установка ПОТОК
2.1.2. Дифракционный спектрограф со скрещенной дисперсией СТЭ-
2.1.3. Высокоскоростная линейка фотодиодов МАЭС
2.2. Объекты и способы исследования аналитических возможностей сцинтилляционного
дугового атомно-эмиссионного анализа с использованием нового аппаратно-программного комплекса
2.3. Условия получения и обработки сцинтилляционных спектров
2.3.1. Выбор режимов дугового разряда
2.3.2. Выбор оптимальной массы аналитической навески проб
2.3.3. Расчет значений величины нулевого порога
2.3.4. Выбор алгоритмов,обработки слабых сцинтилляционных сигналов и построение
градуировочных зависимостей
2.3.5. Способы выявления и учета спектральных помех и матричных влияний

2.3.6. Контроль качества (тестирование правильности) градуировочных графиков для
определения валовых содержаний Аи, Ар и РГ Рс
2.4. Связь аналитического сигнала и размера частиц ДМ
2.4.1. Расчет зависимости аналитического сигнала от диаметра частиц для линий золота,
платины и палладия
2.4.2. Расчет зависимости аналитического сигнала от диаметра для линий серебра
2.4.3. Оценка минерального состава частиц ДМ
2.5. Выводы
Глава 3.Методики дугового сцинтилляционного атомно-эмиссионного определения золота и серебра, платины и палладия в природных и техногенных образцах

3.1. Сравнение метрологических показателей методик дугового сцинтилляционного
атомно-эмиссионного определение золота и серебра, платины и палладия реализованых на

спектрометрах с ФЭУ и высокоскоростной МАЭС с использованием постоянного и
переменного тока
3.2. Метрологические характеристики методик определения валовых содержаний золота и серебра, платины и палладия дуговым сцинтилляционным атомно-эмиссионным анализом с использование высокоскоростной МАЭС при переменном токе
3.3. Контроль правильности и стабильности результатов определения валовых содержаний золота, серебра и платины, палладия по методикам дугового сцинтилляционного атомноэмиссионного анализа
3.4. Выводы
Г лава 4. Применение дугового сцинтилляционного атомно-эмиссионного анализа для изучения геохимических проб различных благороднометальных месторождений и стандартных образцов
состава природных и техногенных сред

4.1. САЭА и возможность оценивания интенсивности рудного процесса
4.2. Определение золота в черносланцевых породах и рудах Колымы
4.3. Определение золота и серебра в пробах месторождений Аксакал (Казахстан) и Белая
Гора (Хабаровский край)
4.4. Определение золота в пробах месторождения Майское (Певек)
4.5. Определение золота в'пробах почв
4.6. Определение платины и палладия в образцах ультраосновных пород
4.7. Дуговой сцинтилляционный атомно-эмиссионный анализ и автоматическая
минералогия
4.8. Итоги сопоставления технологий САЭА и АМ для изучения золотосодержащих
образцов
4.9. Выводы
Заключение
Список условных обозначений и сокращений
Список литературы

Введение
Актуальность. Драгоценные металлы (ДМ): золото, серебро, платина и палладий (Аи, Ag, Р1, Рс1) - благодаря уникальным химическим и физическим свойствам широко используют в различных сферах деятельности человека. Они относятся к редким в природе элементам, так как их средние содержания в земной коре (кларки) составляют 10'6- 10"7 мае. %. По этой причине используемые аналитические методики, применяемые при поисках новых месторождений ДМ и переоценке известных, проведении экологического мониторинга, изучении технологических процессов обогащения руд и т.д., должны иметь пределы обнаружения на уровне и ниже кларковых содержаний этих элементов.
В природных средах ДМ находятся в атомарном виде, частицах наноразмерного уровня, а в рудах наблюдаются разнообразные по размерам и составу минеральные фазы, содержащие ДМ (самородные, иптерметаллиды или минералы). Установлено, что не только состав н свойства вмещающих пород, но и размерность фаз или форм присутствия драгоценных металлов определяют направление и особенности их массопереноса в природных и технологических процессах. Для определения содержаний ДМ в геохимических образцах (горные породы, почвы, осадки, руды и продукты их переработки) применяют пробирный, рентгенофлуоресцентный и нейтронно-активационный анализ, электрохимические методы, атомно-эмиссионную, атомно-абсорбционную и масс-спектрометрию и др. Высокопроизводительные инструментальные методы в прямом анализе не способны обеспечить требуемые для определения кларковых содержаний ДМ пределы обнаружения, поэтому необходимыми стадиями аналитического процесса являются отделение ДМ от макрокомпонентов пробы с применением соосаждения, экстракции или сорбции из конечных растворов после спекания, сплавления или кислотного разложения проб, что занимает длительное время. Размеры и состав минеральных фаз, которыми представлены ДМ, оценивают, используя электронную микроскопию, рентгеновский микрозондовый анализ и другие физические методы.
Одним из перспективных методов анализа геологических и технологических проб на ДМ является сцинтилляционный атомно-эмиссионный анализ (САЭА) — вариант метода атомноэмиссионной спектрометрии с дуговым разрядом (АЭС-ДР), который был разработан более 40 лет назад иркутскими спектроскопистами под руководством Я.Д. Райхбаума1. САЭА основан на счете числа вспышек, получаемых от частиц минералов, из которых состоит дисперсная проба. Порошковая проба вводится непрерывно в электрический разряд, при пролете через плазму каждая частица нагревается, испаряется и высвечивается. Излучение от частиц-носителей ДМ на заданной длине волны спектральной линии элемента регистрируется фотоумножителем (ФЭУ) в течение некоторого интервала времени как серия импульсов. Каждый сцинтилляционный сигнал является суперпозицией сплошного спектра дугового разряда, импульсов интенсивности от различных частиц пробы и осложнен шумами детектора и регистрирующей системы. Длительность и интенсивность импульса от частицы
1 Райхбаум Я. Д. Физические основы спектрального анализа/Я. Д. Райхбаум. М.: Наука, 1980. 159 с.

Однако во время переключения полярности электродов в сцинтилляционных спектрах появлялись так называемые "мертвые" зоны, и терялась информация о присутствии частиц ДМ в пробе (рис. 2.12)

Время (Ї), с
Рис. 2.12. "Мертвые" зоны в сцинтилляционных спектрах при использовании постоянного тока При сравнении сцинтилляционных спектров для одних и тех же СО в режимах постоянного и переменного тока для определения золота и серебра, было показано, что при использовании переменного тока "мертвые" зоны не наблюдались. "Налипание" пробы на электроды так же не наблюдалось, если проба равномерно поступала в плазму. Поэтому для получения сцинтилляционных спектров платины и палладия использовали только переменный ток силой 27,5 А. Согласно рекомендациям [184] увеличение силы переменного тока способствует более полному испарению вещества проб, снижая влияние на аналитический сигнал основного и ультраосновного состава рудных образцов с высокими содержаниями сульфидов, оксидов, арсенидов Бе >20 %, Ті, Мп > 10 %, N1, Сг, Аб > 5 % и т.д. В таблице 2.6 указаны условия получения и регистрации спектров. Запись интегрального спектра пробы и сцинтилляционных спектров производилась в течение 14 и 16 с. Интегральный спектр за 14 секунд включал 3500 накоплений при базовой экспозиции 4 мс, а за 16 секунд - 4000 накоплений. В этих режимах проводили дальнейшие исследования.