Применение корреляционного анализа при сцинтилляционном спектральном определении минеральных форм благородных металлов в геохимических пробах

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИМЕНЕНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА ПРИ СЦИНТИЛЛЯЦИОННОМ СПЕКТРАЛЬНОМ ОПРЕДЕЛЕНИИ МИНЕРАЛЬНЫХ ФОРМ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПРОБАХ

В статье приведены результаты определения минеральных форм вхождения благородных металлов в стандартном образце с помощью корреляционного метода атомно-эмиссионного сцинтилляционного спектрального анализа. Приведены распределения частиц БМ и их минеральных форм. Для анализа использовался стандартный образец СОП 1-90.

Ключевые слова: корреляционный анализ, атомно-эмиссионный сцинтилляционной анализ, минеральные формы, благородные металлы.

Сцинтилляционный метод эмиссионного спектрального анализа содержит ценную информацию о составе и свойствах пробы, вводимой в источник возбуждения спектров[1-3]. По количеству вспышек (под вспышкой подразумевается появление и изменение интенсивности линии аналита по времени) можно судить о количестве частиц аналита в пробе, продолжительность вспышки характеризует размер частицы, а интенсивность - концентрацию искомого элемента в ней.

Для детального изучения закономерностей распределения БМ в геохимических пробах применен корреляционный метод по программе, разработанной в ООО « ВМК-Оптоэлектроника». Метод основан на корреляции сигналов, поступающих одновременно от различных элементов во время экспозиции.

1. Стандартный образец

Для работы использовался стандартный образец состава руды рассыпного месторождения платиновых металлов СОП, разработанный в НИИ Прикладной физики при Иркутском государственном университете.

Содержание благородных металлов (БМ) приведено в таблице 1.

Таблица 1 Содержание БМ в СОП 1-90 (ppm)

2. Применяемое оборудование

Адаптацию программы проводили на автоматизированной установке « Гранд-Поток», изготовленной ООО «ВМК-Оптоэлектроника» (г. Новосибирск). Атомно-эмиссионный комплекс «Гранд-Поток» предназначен для проведения экспресс определения состава порошковых проб природного и промышленного происхождения, состоит из генератора тока Fireball 40A v3, мощностью 4Квт и спектрометра Грант с анализатором МАЭС, высокого временного разрешения 4 мс. Встроенная компьютерная программа позволяет выбирать режим работы генератора, транспортера подачи проб и модуля дополнительного взмучивания проб. Установка позволяет проводить эмиссионный спектральный анализ твердофазных дисперсных проб как в обычном интегральном режиме, так и сцинтилляционным способом, что обеспечивается специальным дополнением в программе «Атом».

Возбуждение спектра образца в установке «Гранд-Поток» происходит методом просыпки-вдувания в установке «Поток». Образец, находящийся в порошкообразном состоянии, подается в электрическую дугу, возникающую между графитовыми электродами.

Масса навески составляла 50 мг, время полной экспозиции 15с, время базовой экспозиции в сцинтилляционном режиме 4 мс.

Кинетический спектральный способ (КСС) [4] является дальнейшим развитием сцинтилляционного метода на основе применения современной системы регистрации спектров с высоким временным разрешением, что дает принципиально новые возможности для исследования вещества[5-8].

Метод позволяет проследить кинетику поступления микропримесей пробы в плазму и установить корреляцию отдельных групп сигналов с минеральным составом пробы. Применяемая нами методика расчета позволяет выявить минеральную форму частиц благородных металлов по установленным зависимостям.

ПО «Атом» обеспечивает управление всеми приборами комплекса атомно-эмиссионного спектрального анализа; отображение спектров в любом масштабе (обзор всего спектра, участка спектра, отдельной линии), совмещение изображений нескольких спектров для визуального сравнения, отображение градуировочных графиков и таблиц результатов.

3. Результаты исследования

На рис. 1 показаны схема корреляционного анализа спектров благородных металлов и выявление элементных ассоциаций, приписанных отдельным частицам пробы. Программа регистрирует совпадения интенсивностей линий различных элементов в одном спектре, приписывая их соответствующим элементным ассоциациям, и количество этих совпадений за время полного выгорания пробы. В таблице 2 представлены элементные ассоциации и количество частиц, содержащих БМ, в образце СОП 1-90.

Рис. 1. Иллюстрация выявлений элементных ассоциаций

Таблица 2 Элементные ассоциации и количество частиц, содержащих БМ

4. Обсуждение полученных результатов

Таблица 3 Соединения Pt

Количество частиц, содержащих платину в различных ассоциациях, равно 174, что составляет 37% от общего числа частиц, содержащих БМ. При этом 95 частиц соответствуют самородной платине; что составляет 54.6% от числа частиц, содержащих Pt. Ассоциации Pt c другими БМ составляют 13% от числа частиц, содержащих Pt. Частицы, содержащие Fe, Pt и БМ составляют 32% от общего числа частиц, содержащих БМ; при этом соединение PtFe зарегистрировано в 41 частице, что составляет 24% от числа частиц, содержащих платину.

Рис. 2. Диаграммы распределения минеральных форм для частиц, содержащих Pt

Рис. 3. Временная развертка сигналов Pt 265.945нм

Для золота, палладия, иридия и осмия проведен такой же анализ.

Таблица 4 Распределение частиц по элементам

Рис. 4. Диаграммы распределения минеральных форм для частиц, содержащих Pd, Ir, Os и Au

Таким образом, предложенный способ регистрации дает мощный инструмент для изучения геохимии исследуемого объекта. По данным корреляционно анализа можно судить о минеральных формах вхожения БМ. Метод многоэлементный, одновременно можно определять всю группу благородных металлов в режиме сцинтилляции, а также определять элементы основы в обычном, интегральном режиме атомно-эмиссионного анализа.

1. Прокопчук С.И. Сцинтилляционный спектральный анализ в геологии / С.И. Прокопчук; отв. ред. Л.Л. Петров. - Иркутск: Институт геохимии СО РАН, 1994. - 64с.

2. Заякина C. Б. Возможности и перспективы кинетического спектрального метода для изучения распределения благородных металлов в горных породах и рудах / C. Б. Заякина, Г. Н. Аношин, А.Н. Путьмаков, А. Ф. Веряскин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2012. Т. 78. - №1. -С. 50-53.

3. Шавекин А.С. Сравнение результатов сцинтилляционного атомно-эмиссионного анализа, полученных с использованием установки «Поток» и дугового плазмотрона «Факел» / А.С. Шавекин, А.В. Купцов, С.Б. Заякина, Г.Н. Аношин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2017.-Т. 83. - Часть II.- №1. - С. 97-101

4. Патент РФ№2357233. Способ одновременного определения распределения частиц по массе в дисперсной пробе и концентрации элементов в частице пробы / Заякина С. Б., Лабусов В. А., Аношин Г. Н., Путьмаков А. Н.// заявка №2007124240/28(026399) положительное решение от 27.11.2008

5. Заякина С. Б. Применение эмиссионной спектроскопии высокого временного разрешения для изучения распределения благородных металлов в горных породах и рудах. / С.Б. Заякина, А.С. Шавекин // Третий съезд аналитиков России. - М. : Тез.докл. - 2017. - С. 489

6. Купцов А.В. Аналитические возможности метода сцинтилляционной атомно-эмиссионной спектрометрии на двухструйном дуговом плазмотроне / А.В. Купцов, А.И. Сапрыкин, С.Б. Заякина. // Третий съезд аналитиков России. - М. : Тез.докл. - 2017. - С. 255

7. Заякина С. Б. Развитие атомно-эмиссионного спектрального анализа геохимических объектов по программе импортозамещения (новые возможности и перспективы) / С.Б. Заякина, А.С. Шавекин, В.А. Лабусов // Материалы совещания «Геология и минералогия Северной Евразии» ИГМ СО РАН, - Новосибирск. - 2017. -С. 79-80.

8. Заякина С.Б. Новые возможности атомно-эмиссионного спектрального анализа геохимических объектов / С.Б. Заякина, А.С. Шавекин // Современные направления развития геохимии. Материалы Всероссийской конференции с международным участием. - Иркутск. - 2017. - С. 181.