手持式X射线荧光光谱仪在磷酸盐研究中的作用
在过去的十年中，手持式光谱分析仪已被证明是在采矿和勘探行业的磷酸盐研究中有助于在现场进行地球化学分析的一种可行性方法。奥林巴斯Vanta手持式XRF光谱仪在对磷酸盐进行实时定量分析的应用中发挥着关键作用。本应用注释介绍了Vanta手持式XRF光谱仪如何准确测量重要的磷酸盐矿物以及在磷酸盐勘探中使用的其他元素。
磷酸盐岩石的元素分析
磷酸盐一般存在于以下五种天然矿床中：海洋沉积物、火山岩、变质岩、侵蚀土壤和生物矿石。1磷酸盐，广义上称为岩石磷酸盐或磷酸盐岩，按重量计含有2%到10%的磷，或含4%到20%的P2O5。随着高活力磷酸盐矿不断枯竭，高品位磷酸盐资源的供应量呈稳步下降趋势。2因此，人们更需要对各种含量水平的磷矿石及其所含的多种元素进行精确和准确的测量。
在大多数情况下，Vanta手持式XRF光谱仪可以检测从镁（Mg）到铀（U）的大多数元素，检出限低至百万分之几（ppm）。虽然Vanta便携式光谱分析仪肯定可以检测到磷（P），但其他可测元素对于磷矿的开采也至关重要。钒（V）、镍（Ni）、钼（Mo）、银（Ag）、铅（Pb）、钍（Th）和铀（U）等元素是已知探途元素，可用于查找矿区中富含磷酸盐的区域。
探测磷酸盐矿的高效工具不仅要能确定磷的含量，还需具有确定其他较轻元素含量的能力，例如镁（Mg）、铝（Al）、硅（Si）、钙（Ca）和钛（Ti）。在现场，Vanta XRF元素分析仪只需简单的样品制备，在几秒钟内就可以提供这些元素和其他元素的准确含量。这种能力对于在工作现场做出实时决策非常有用，无需再将样品送到外部实验室，也避免了昂贵的停机等待时间。
图1.Vanta手持式XRF光谱仪在检测由客户提供的各种磷矿石样品时所获得的元素含量值与测定值高度吻合，表现了出色的性能
上图中的数据表明Vanta手持式XRF光谱仪在检测一系列从客户采集的真实样品制成的参考材料时所表现的开箱即用性。参考数据与Vanta手持式XRF光谱仪获得的结果高度吻合，表明Vanta XRF元素分析仪在检测从各种磷酸盐岩材料制备的样品时，可以提供优质数据。这些样品的检测时间平均不到一分钟，样品的制备也非常简单。样品制备工作包括快速手工粉碎或研磨样品，使其颗粒小于0.2毫米，然后再将其收集到标准样品杯中。
磷酸盐的矿化
当前开采的大部分磷酸盐来自沉积的磷灰石。磷灰石的一般化学式是Ca10(PO4)6(OH,F,Cl)2，在磷酸盐岩中被称为胶磷矿物质。具有很高经济价值的含磷灰石的磷矿床会含有20%以上的P2O5和35%以上的CaCO3，以及其他一些微量氧化物，如氧化镁和氧化铝。
在计算元素含量的同时，奥林巴斯Vanta手持式XRF光谱仪还可以实时计算这些矿物质和化合物的含量。通过便携式光谱分析仪易于使用的用户界面，用户可以将光谱仪设置为将计算出的含量报告为化合物，如图2所示。Vanta便携式光谱分析仪的软件可以进行这种计算，而且只需几秒钟就可以完成在元素报告和化合物报告之间的切换。
图2. Vanta便携式光谱分析仪在未启用（左图）和启用了（右图）化合物功能的情况下对含磷酸盐岩的认证参考物质（CRM）进行检测的结果。
据估计，目前世界上三个最大的磷酸盐生产国：中国、美国和摩洛哥，有超过7500万吨可开采的磷酸盐岩，全世界每年的开采总量超过2亿吨。3、4这些磷酸盐矿床的潜在经济价值巨大，因此引起了矿产开采和勘探行业的极大兴趣。虽然开采出来的磷酸盐用于许多行业，包括洗涤剂、动物饲料和工业化学品，但是，超过90%的磷酸盐用于生产氮磷钾（NPK）肥料。 4 这些尚未开采的磷酸盐，一旦开采，估计价值超过22亿美元。
磷酸盐岩副产品
许多磷酸盐岩石矿物含有可提取的高价值材料，如稀土元素（REE）和铀（U）。随着全球对这些材料需求的增加，分析这些痕量元素的能力在经济上也变得日益重要。在现代磷酸盐岩矿床中，这些材料的产量高于现有矿山和矿床。5Vanta光谱仪除了具有分析较轻元素和氧化物的出色性能外，还可以准确、精确地计算这些较重、成本较高的元素。6。
下面的图表说明了Vanta手持式XRF光谱仪在检测由矿石研究和勘探测试标准样品公司（OREAS）提供的含有磷矿石和可用水平的稀土元素的认证参考材料（CRM）时具有开箱即用的性能。手持式XRF光谱仪所计算的含量与认证参考材料（CRM）的额定值高度吻合，具有很高的准确性和精确性，表明Vanta XRF元素分析仪可以为磷酸盐岩中具有经济价值的材料提供快速、高质量的数据。
图3. Vanta手持式XRF光谱仪在检测由OREAS提供的标准样品中的稀土元素时表现出很高的性能。
奥林巴斯Vanta手持式XRF光谱仪在分析方面的优势特性
与其他XRF检测技术和检测方法相比，奥林巴斯Vanta手持式XRF光谱仪在分析方面具有许多优势特性。其主要优势如下：
- 样品制备的工作量少，且成本不高
- 无需额外的硬件或检测要求，例如样品舱、外部电源或压缩气体
- 进行快速、高通量检测，在几秒钟之内提供精度很高的准确结果
- 进行现场检测，无需昂贵的实验室检测，避免了工作现场的停工情况
您可以在我们的网站上了解有关Vanta手持式XRF光谱仪的更多信息，也可以联系您当地的销售代表，让他们为您安排一次演示。
参考文献
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- Lemiere, B., 2018年。A review of pXRF (field portable X-ray fluorescence) applications for applied geochemistry（“手持式光谱分析仪在应用地球化学领域的应用综述”）。《地球化学勘探杂志》，188，pp.350-363。
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- Emsbo, P., McLaughlin, P.I., Breit, G.N., du Bray, E.A.和Koenig, A.E., 2015年。Rare earth elements in sedimentary phosphate deposits: solution to the global REE crisis?（“沉积磷酸盐矿床中的稀土元素：全球稀土危机的解决方案?”）。《Gondwana研究》，27(2)，pp.776-785。
- Litofsky, J. Portable XRF for Rare-Earth Element Identification and Exploration（“用于稀土元素识别和勘探的手持式光谱分析仪”（白皮书）。2020年。奥林巴斯美洲公司。
