ICP-MS和X射线荧光光谱仪联合测定样品中锆和铪的方法与流程

本发明涉及地质金属元素分析，具体为从icp-ms和x射线荧光光谱仪联合测定样品中锆和铪的方法。

背景技术：

1、锆(zr)和铪(hf)是地质样品中重要的稀有金属元素，其测定对于地质调查和矿产资源评估具有重要意义。由于锆和铪的物理化学性质极为相似，且常常共存于同一矿物中，因此它们的分离与测定在地质样品分析中具有一定的挑战性。

2、传统的锆和铪测定方法主要包括x射线荧光光谱(xrf)法和感应耦合等离子体质谱(icp-ms)法。xrf法是一种快速、无损的元素分析方法，广泛应用于地质样品中主量元素和微量元素的测定。然而，xrf法在测定高含量的锆时容易受到基体效应的干扰，导致测定结果的准确性受到影响。此外，xrf法对低含量的铪元素的检测灵敏度较低，因此在铪的测定上存在一定局限性。

3、相较之下，icp-ms法具有极高的灵敏度和宽广的线性范围，可以精确测定地质样品中痕量和超痕量的元素。然而，由于锆铪矿物的化学性质稳定，难以通过常规的酸溶解法完全溶解，因此在使用icp-ms进行测定时，样品的前处理步骤至关重要。通常的密闭酸溶法可以提高矿物的溶解效率，但操作复杂，且存在酸挥发和容器污染等问题。

4、为了解决以上技术瓶颈，本发明提出了一种结合x射线荧光光谱和icp-ms的联合测定方法。该方法利用xrf法快速测定样品中的锆含量，结合敞口酸溶法部分溶解样品中的锆和铪元素，然后使用icp-ms法进一步精确测定部分溶解的锆和铪含量。通过锆的溶出率推算铪的准确含量，从而提高铪含量测定的准确性和灵敏度。

5、本发明方法的优点在于：首先，xrf法提供了快速的锆含量测定结果，避免了icp-ms法中可能出现的前处理误差。其次，通过联合使用两种分析方法，有效弥补了单一方法在测定高含量锆和低含量铪时的不足，从而实现对地质样品中锆和铪的精确测定。这种方法不仅适用于常规的地质样品分析，还可以应用于高精度的矿产资源评价和稀有金属勘探中。

6、综上所述，本发明的方法在地质样品中锆和铪的测定中，具有较高的准确性和广泛的适用性，能够满足地质调查中对锆和铪含量精确测定的需求，具有重要的实际应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供icp-ms和x射线荧光光谱仪联合测定样品中锆和铪的方法，以解决背景技术中所提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：icp-ms和x射线荧光光谱仪联合测定样品中锆和铪的方法，包括以下步骤：

3、步骤一：样品前处理及x射线荧光光谱法测定锆含量：

4、将待测样品进行研磨处理，得到均匀的粉末样品；将样品粉末压片后，使用x射线荧光光谱仪进行测量，得到样品中锆的含量，记为zr报出；

5、步骤二：敞口酸溶法处理及icp-ms测定部分溶出的锆和铪含量

6、将样品按照敞口酸溶法进行处理，即使用混合酸进行消解，混合酸采用hf、hnoз、hclo4，由于锆铪矿物分解困难，敞口酸溶只能溶解锆铪元素，但根据锆铪的物理化学性质相似性，zr溶出率＝hf溶出率；随后将溶解后的样品引入icp-ms进行测量，分别得到部分溶解的锆含量zr部分值和部分溶解的铪含量hf部分值；

7、步骤三：计算锆的溶出率zr溶出率：

8、通过以下公式计算锆的溶出率zr溶出率，

9、zr溶出率＝zr部分值/zr报出

10、步骤四：推算铪的准确含量：

11、通过锆的溶出率，结合部分溶解的铪含量hf部分值，使用以下公式计算铪的准确含量hf报出，

12、hf报出＝hf部分值/zr溶出率

13、步骤五：报告最终测定结果：

14、根据计算得到的铪含量和锆含量，报告地质调查样品中锆和铪的最终含量。

15、作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中粉末压片的过程包括以下步骤：

16、(11)将样品粉末研磨至粒径均匀，粒径小于75微米；

17、(12)将研磨后的样品置于压片模具中，压成片状，形成均匀致密的样品片；

18、(13)在x射线荧光光谱仪中设置适合的测量参数。

19、作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中敞口酸溶法的具体过程包括：

20、(21)将样品置于耐酸容器中，加入hf、hnoз、hclo4酸混合液，进行消解；

21、(22)锆铪矿物的部分物相晶格坚固，酸溶条件难以完全分解，敞口酸溶法消解得到锆铪部分溶出的消解液；

22、(23)稀释溶液后，引入icp-ms进行测量，分别得到部分溶解的锆和铪含量。

23、作为本发明优选的技术方案，步骤(4)中计算铪含量时，基于锆和铪的相似物理化学性质，通过锆的溶出率推算铪的含量。

24、有益效果：

25、本发明方法的优点在于：首先，xrf法提供了快速的锆含量测定结果，避免了icp-ms法中可能出现的前处理误差。其次，通过联合使用两种分析方法，有效弥补了单一方法在测定高含量锆和低含量铪时的不足，从而实现对地质样品中锆和铪的精确测定。这种方法不仅适用于常规的地质样品分析，还可以应用于高精度的矿产资源评价和稀有金属勘探中。

技术特征：

1.icp-ms和x射线荧光光谱仪联合测定样品中锆和铪的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的icp-ms和x射线荧光光谱仪联合测定样品中锆和铪的方法，其特征在于，步骤(1)中粉末压片的过程包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的icp-ms和x射线荧光光谱仪联合测定样品中锆和铪的方法，其特征在于，步骤(2)中敞口酸溶法的具体过程包括：

4.根据权利要求1所述的icp-ms和x射线荧光光谱仪联合测定样品中锆和铪的方法，其特征在于，步骤(4)中计算铪含量时，基于锆和铪的相似物理化学性质，通过锆的溶出率推算铪的含量。

技术总结
本发明涉及ICP‑MS和X射线荧光光谱仪联合测定样品中锆和铪的方法。该方法包括以下步骤：首先，将地质样品研磨成均匀粉末后，通过X射线荧光光谱仪测定锆含量；接着，采用敞口酸溶法使用混合酸对样品进行部分溶解，并通过ICP‑MS测定部分溶解的锆和铪含量；然后，通过计算锆的溶出率，推算出铪的准确含量；最后，综合测定结果，报告样品中锆和铪的最终含量。本发明的优点在于结合了X射线荧光光谱的快速测定与ICP‑MS的高灵敏度，弥补了单一方法的不足，能够实现对地质样品中锆和铪的精确分析。本方法适用于地质样品的常规分析及矿产资源评价，具有操作简便、结果准确的特点，适用于大规模地质调查中的锆和铪元素测定。

技术研发人员：常学东,杜晶,孙阳阳,董瑞瑞,刘权
受保护的技术使用者：中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5