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熔樣方法岩礦樣品如何處理

發布時間:2023-10-26 10:33:11

1. 如何根據樣品的特性來選擇樣品的處理方法

樣品處理是整個分析測試過程中的一個重要環節,其目的是利用各種化學方法將待測元素從固(液)態試樣中定量地以離子形式轉入測試溶液。選擇合理的樣品分解方法,可使分析手續大大簡化,使分析方法的適應性、准確性大大提高。
設計最佳樣品處理的原則是:
① 保證樣品中的被測元素全部定量地轉入試液,即樣品分解要完全;
② 避免樣品處理過程中引入干擾元素,同時要有利於除去干擾元素;
③ 分解方法要盡量簡便,易操作,經濟、迅速、安全,盡量減少對環境的污染;
④ 便於成批處理試樣。
要設計出符合這些條件的樣品處理方法,必須深入了解:
a)被測元素及其化合物的物理化學性質;
b)被測元素在樣品中的含量范圍、賦存形態;
c)樣品基體組成和性質;
d)採用的最終的測試方法和技術。
以國內外測定As、Se和Hg所用樣品各種處理方法為例
國內外測定各種樣品中As、Se和Hg,所採用的樣品處理方法大致分為三類:
1)濕法酸/鹼分解;
2)密閉體系燃燒法(氧彈燃燒法);
3)燒結(半熔)法。
在對煤中的微量元素進行定性定量檢測的過程中,樣品的前處理往往比檢測技術本身還重要。尤其是對於各種原子光譜技術,一般必需製成液體樣品進樣或液體進樣時才能達到較高的准確度。為保證檢測的准確性,在使組成復雜的煤樣品充分溶解的同時,又要避免待檢測元素易揮發的單質或化合物形式的損失。目前國內外還有以下幾種方法:
(1)封溶坩堝直接消解。
該方法系採用密閉容器,用混酸直接分解樣品,同時使用微波爐等加熱消解。具有稱樣量少、溶解效率高、操作簡單、安全,便於控制、避免揮發的優點;但直接分解法不可避免地有分解不完全的缺點。檢測燃燒後的煤灰或煤抽提液樣品中的微量元素時常用這種方法。
(2)低溫灰化法。
採用等離子體技術在150℃左右使樣品灰化,再在聚四氟乙烯容器中用混酸分解。該方法是目前公認的較好的預處理技術,但也有設備運行成本高、耗時長等缺點。
濕法酸分解
測定地質樣品,常採用HNO3-HF-HClO4體系進行酸溶,用該法分解樣品時,若加熱強度稍大,蒸發過干,則樣品中的部分Se會揮發損失。原因可能是樣品被酸分解生成的Se(ClO4)2可分解為HCl和SeO2,這兩種化合物可以反應生成在較低溫度下可升華的SeCl2。據資料介紹,當處理樣品時,蒸發至干,樣品中Se可損失40%左右。因此,用該法分解試樣,必須小心掌握加熱溫度和時間,蒸到1~2mL透明溶液時,即應停止加熱。還有採用 HNO3-H2SO4體系酸溶以及HNO3-HClO4體系分解。濕法分解操作手續比較繁雜,且伴隨酸霧揮發到大氣,對環境保護不利。另外,對煤而言,由於煤中含有的大量有機物質,給酸分解帶來不便。
氧彈燃燒法
該法是將煤樣置於充滿高壓氧的不銹鋼彈筒內,通電點燃煤樣,煤中有機質充分燃燒,無機礦物質也發生氧化、分解等反應;煤中Se元素轉化為氧化物,再以氣態形式被溶解到彈筒內的吸收液(水或稀鹼)中。國外有的實驗室採用此法測煤中Se。其優點是樣品處理除氧外,不引入其它試劑,減少了引入干擾元素的機會。缺點是對高灰煤可能分解不完全(不能完全燃燒),可導致分析結果偏低;操作較麻煩,處理樣品效率較低;不利於成批分解樣品。
燒結(半熔)法
該法利用艾氏劑與試樣混合均勻,加熱灼燒,使煤中As、Se被氧化為氧化物,繼而與Na2CO3、MgO反應形成砷酸鹽和硒酸鹽。然後用HCl 溶解灼燒物, As、Se以離子形式轉入溶液。以煤中為例,反應方程式為:
該法優點是操作方便易行,便於成批處理分解樣品,只要正確控制灼燒條件,被測元素可定量轉化。考慮到目前煤中其它元素分析標准中,有多種採用艾氏劑半熔分解煤樣的方法,分析人員易於接受,工作效率較高;國家標准及美國標准也採用艾氏劑半熔法處理樣品。通過對多種處理方法的比較,本試驗採用半熔法處理樣品。
為使被測元素從灼燒後的試樣中轉入溶液,須用合適的酸將灼燒物溶解。為此,還要就酸的種類及加酸方式進行實驗。
酸的種類
使用不同的酸來處理樣品對結果有影響,因此試驗考察了HCl、H2SO4和HNO3在處理灼燒物的溶解情況以及對測定的影響。
H2SO4:試驗發現用H2SO4溶解灼燒物會導致CaSO4沉澱,另外H2SO4中含As、Se較高,導致空白過高,若預先除去,又增加了實驗工作量,因此,不宜選擇H2SO4作為溶解用酸。
HNO3:試驗發現HNO3溶樣時,原子吸收信號比HCl介質低,其原因可能是HNO3作為氧化劑與樣品中還原物質反應,形成亞硝酸,NO2-對Se的氫化物形成有抑製作用。國外有的實驗室採用HNO3作介質進行Se的氫化物發生原子吸收測定,以降低靈敏度為代價,換取較好的穩定性。
HCl:使用HCl溶解灼燒物是國內外普遍採用的方法。氯化物大都為易溶鹽,HCl有還原性,是將Se6+還原為Se4+的還原劑,HCl中的 As、Se含量很少,試劑空白低,對測定有利,本法採用HCl溶解灼燒物。

2. 化學分析樣品的采樣、加工和測試

5.6.1 樣品采樣

5.6.1.1 基本分析樣品

在各項探礦工程中要分別按礦體(分礦石類型)、礦化帶及夾石連續取樣,樣品要延入圍岩,采樣長度原則上不大於礦體的可采厚度。

槽、井、坑探工程中通常採用刻槽法取樣。穿脈坑道一般在一壁腰線連續取樣,礦化不均勻的可在兩壁取樣,合並計算平均厚度、品位。沿脈坑道中樣品的走向間距,應視礦化變化的情況而定,一般為2 m~4 m,變化不大時可放稀至6 m~8 m。要嚴格保證采樣質量,采樣前要平整和沖洗采樣點的岩礦石表面,掛好圍布,選擇光滑易清掃的墊布,避免樣品濺飛或槽外物質混入,樣品實際質量(重量)與理論質量相差不得超過10%。

岩礦心取樣應用金剛石刀具沿其岩礦心長軸方向切取一半作為基本分析樣。對不同回次礦心、孔徑發生變化,採取率相差太大的要分別采樣。進行礦山坑內鑽探時,若礦心直徑小應全心采樣。

5.6.1.2 光譜全分析

可采自同一礦體的不同空間部位和不同礦石類型,也可利用有代表性地段的基本分析副樣組合而成。

5.6.1.3 化學全分析

可利用組合分析的副樣或單獨採集。

5.6.1.4 組合分析

目的是用來確定礦床(體)有益或有害組分含量,分析結果可用於伴生有益組分的儲量估算。分析項目根據光譜全分析和化學全分析確定。樣品應來自基本分析副樣,一般按礦體的探礦工程,由二至十件樣品合並組成一個組合樣,質量約500 g。

5.6.1.5 物相分析

為研究岩金礦床的自然分帶及確定礦石的自然類型,從地表至原生礦的上部沿著各個勘探線,按一定的間距分別采樣,或從相近位置上的基本分析副樣中抽取,采樣與分析必須迅速及時,以免樣品氧化影響質量。分析項目除各類礦床礦化主元素Au的含量之外,著重分析各類載金礦物如硫化物礦物和氧化物礦物的含量。

5.6.2 樣品加工

樣品破碎前必須掃凈加工器械,處理篩上殘留物質,避免因操作不當造成誤差。樣品加工損失率不大於5%,縮分誤差不大於3%。金礦制樣不能用逐級縮分法縮分,必須將金礦全樣中碎至一定粒度方可縮分。中碎粒度應試驗確定,尤其是對於含巨粒級和粗粒級金的礦區,此試驗是必不可少的。棒磨粒度一般應達到-200目。

機械聯動線的加工方法是,經過一次破碎、縮分,直接達到要求的粒度和質量(重量)。此種加工必須嚴格按照確定的方法和操作規程進行,對樣品的縮分均勻性要進行試驗。

5.6.3 樣品分析測試

5.6.3.1 樣品分析測試應由獲得國家或省級資質和計量認證的測試科研單位或生產單位承擔。

5.6.3.2 基本分析、組合分析、物相分析的結果應分批、分期做內部檢查分析,查其偶然誤差。內檢樣由基本分析副樣中按原分析樣品總數的7%~10%抽取,編出密碼後送原分析實驗室進行復測。

5.6.3.3 外檢樣品由原實驗室從基本分析正樣中按分析樣品總數的3%~5%抽取,最低不得少於30件,送獲國家或省級資質和計量認證的測試單位測試。

5.6.3.4 化學分析質量及誤差處理辦法按DZ/T 0130.3—94《地質礦產實驗室測試質量管理規范》執行。

3. 樣品測量方法

(一)樣品制備

厚樣品制備比較簡單。對於固體的岩礦樣品、土壤樣品等,一般粉碎到200目以下,混合均勻裝入底上蒙有一層6~10μm聚酯膜的樣品杯中壓平(應為飽和層厚度),即可測量。或者加入適量黏合劑,在壓機下壓成圓片。如果是液體樣品,可以直接裝入樣品杯中進行測量。

薄樣品制備要復雜得多,提出的製作方法也很多。主要可分為濕式和乾式兩類,現簡要介紹如下。

1)將礦樣磨成小於200目,放入含有5/105火棉膠的乙醚(85%)和乙醇(15%)混合溶液中,倒入拉平的聚酯鍍鋁薄膜上,並放在已仔細調平的水平台上,等乙醚揮發後即成。

2)由2份聚甲基丙烯酸甲酯,3份聚丁烯丙烯酸甲酯,7.5份甲苯和少量添加劑混合製成一種聚合物溶液,可以保存多年待用。使用時一般每次取25mL,加入粉末樣品(約1.5~2.5 g),在0.5L左右的金屬容器中同時放入1/8in(1in=2.54cm)直徑的鋼球蓋好,放在振動器上振動20min,使其均勻分散,然後在聚酯膜上製成薄約50μm厚層。再烘乾1min即成小於25μm的薄膜,再製成1/4in(1in=2.54cm)直徑圓片進行測量;要注意的是樣品與標准樣品均要仔細稱量。

3)溶解成膜方法。例如鐵粉(或銅礦粉),先用HCl溶解成溶液,再加入聚乙烯醇,混合後取該溶液1mL,放在直徑47mm的濾紙上(Toyo-Roshi,No5),安裝在一個聚四氟乙烯片上,用紅外燈乾燥後測量。

4)使粉末樣品沉積在微孔濾紙上製成薄樣品。這個方法是先製成一個如圖10-4-1所示的薄樣品收集器,將樣品研磨到325 目放入真空瓶;同時在過濾器上放置一個直徑2.5cm的0.8μm的微孔濾紙;蓋好橡皮塞,開動真空泵;進入的空氣由快速活塞控制,成脈沖式進氣,吹動樣品成粉塵,使之在濾紙上沉積,即可獲得需要薄樣品。

(二)樣品測量方法

使用平衡濾片的NaI(Tl)單道譜儀(或多道譜儀),分析樣品時,干擾能量峰由使用平衡濾片兩次測量求取差值(ΔI)得到解決。較寬范圍的能量峰干擾主要靠選擇測量道寬解決。這種方法在樣品分析中已經很少應用,但在野外找礦中仍然有用。

使用高能量解析度的半導體探測器多道X射線能譜儀分析樣品,主要測量樣品中受激發元素發射的X射線特徵能量峰,與標准樣品比較按(10-4-1)式,計算元素含量。

圖10-4-1 粉末薄樣品收集器

特徵X射線能量峰,可以用高斯分布表示,即

核輻射場與放射性勘查

式中:A 為特徵 X 射線能量峰的最大值;α=1.3862/R,R為特徵X射線能量峰半最大值全寬度(FWHM)。特徵能量峰面積為(10-4-8)式的積分,即

核輻射場與放射性勘查

可見,能量峰面積S與R、A成正比關系。因此,從理論上講,R或A均可以用來計算待分析元素含量。用一個或幾個測點的數據,漲落誤差比較大,不如能量峰面積計算含量精度高。

(三)儀器刻度

多道X射線能量譜儀的刻度與γ能譜儀刻度的要求和做法是一樣的,包括能量刻度和效率刻度。

能量刻度,主要是檢查儀器的線性程度。線性好,定性確定元素比較准確。X射線多道譜儀能量刻度的單能輻射源比較容易得到。因為只要選用低能γ放射源激發純元素的特徵X射線,即可用來刻度儀器。容易做到能量峰分布均勻。

效率刻度是能量色散定量准確分析的基礎。與所有γ射線能譜分析一樣,必須受到重視。長期以來只重視增強、吸收基體效應校正,對效率刻度重視不夠。

(四)標准樣品與標准(工作)曲線

標准樣品是用來與待測樣品進行比較分析用的已知元素含量樣品,(10-4-1)式表明了這個關系,無論是薄樣品或者厚樣品都是如此。(10-4-7)式表明薄樣品熒光峰計數與樣品中待測元素含量成線性關系,與樣品中的物質成分無關。因此,一個標准樣品可以適用於任何成分的待測樣品,只要測量幾何條件一致,稱量准確、沒有其他譜線干擾,就可以獲得滿意的分析結果。

對於厚樣品,(10-4-4)式和(10-4-6)式表明熒光計數與物質成分關系密切。

1.自吸收

由於樣品中待測元素含量增高(假定為輕脈石中重元素)自吸收增大,也就是(10-4-5)式中(μ+μf)不能看作常數,例如:使用SiO2+Fe2O3配製的樣品,以238Pu為激發源,測得的FeKX射線強度與鐵含量之間的變化關系如圖10-4-2(a)所示。隨Fe含量增高,自吸收增大,FeKX射線強度降低。

2.基質成分的吸收或增強

下一節將詳細討論,這里僅舉一例予以說明。如圖10-4-2(b)所示,在Fe礦石中含有Cu、Zn和Mo時,FeKX射線由於存在二次激發,得到增強,曲線向上彎曲。

圖10-4-2 FeKX射線強度與Fe2O3含量關系

(a)含量增高自吸收增大;(b)增強元素增大使熒光計數增大

對於流體樣品,例如鑽孔泥漿中元素含量分析,石油中硫、鋅元素分析等,都需要相應地製作標准曲線。

需要標准樣品多,是X射線熒光譜分析的主要特點。這些標準的含量分析都需要依賴於其他分析方法,因而受到限制。

上述兩點清楚地表明,厚樣品分析需要標准樣品的元素組成及含量(%)與之相近似。因此,在岩礦樣品分析中所用的標准樣品常常就採用已知含量的與待測樣品同類的岩石、礦石樣品作為標准樣品;而且是含量由低到高的一套標准系列,在與樣品測量相同條件下進行測量。因此,同一批量(基體相同)樣品分析往往先由標准樣品做成校正曲線,之後就可以根據相同條件下樣品測量的熒光計數率,在標准曲線上求得相應的待測元素含量。岩礦露頭或其他現場原位測量,也要類似這樣選擇標准。

4. 測試誤差產生原因與處理方法

任偉 張廣玉 趙桂君

(國土資源部實物地質資料中心,北京 101149)

摘要 誤差在測定過程中是很難避免的。本文提出了誤差的分類,分析了誤差的產生原因和消除方法。在實際工作中,要認清誤差,熟練掌握操作技術,精確校準儀器,認真細心地操作,針對產生誤差的原因,正確地運用數理統計和誤差理論,予以糾正,把誤差減小到最低限度。

關鍵詞 分析結果;誤差

在化驗過程中,由試驗人員使用儀器、試劑,按照既定的分析方法,經過一定的操作步驟,如稱量、熔樣、溶解、分離和檢測等,最後獲得樣品分析的各項測試結果。上述過程中,即使是最熟練的化驗人員,使用最精密的分析儀器和純度最高的試劑,也會由於儀器靈敏度的限制,人為操作因素,以及試劑純度的相對性等原因,而無法獲得最准確的試驗結果。也就是說,測定的結果和被測樣品實際值之間會產生一定的誤差,那麼,誤差是如何產生,又如何處理呢? 下面就誤差的分類、誤差的產生原因以及消除的方法和如何統計做一簡單介紹。

一、誤差的分類及產生原因

一個物理量總有一個客觀存在的准確數值,通常稱為真值。由於種種原因,實際測定的結果不能恰好等於真值,而有一定的差距,這個差距就是檢測值的誤差。根據造成誤差的原因不同,一般將誤差分為系統誤差、偶然誤差和過失誤差三類。

1.系統誤差

系統誤差的產生是由於儀器刻度不準、儀器構造的缺陷、實驗方法的不可靠或個人的習慣和偏向等原因,使檢測結果偏高或偏低,形成正誤差或負誤差。

2.偶然誤差

偶然誤差是由一些來源不十分清楚的偶然因素產生的。所謂偶然,就是它們對試驗結果的影響不定,有時使結果偏高,有時使結果偏低,偏離的幅度也變化不定,有大有小。因此,對偶然誤差無法控制,也無法校正。實踐證明,多次檢測值的偶然誤差服從一定的分布規律,其分布是正態分布,平均值為零。

3.過失誤差

過失誤差是由試驗過程中人為的差錯引起的,人為差錯主要有儀器的不正當使用,違反操作規程,以及由粗心大意引起的差錯,如液體濺失、異物污染、錯誤讀數、記錄和計算錯誤等,此類誤差無規律可循。

二、誤差的避免和消除

首先我們應該認識到,誤差是測定過程中很難避免和消除的,是客觀存在的。但是隨著科學技術的發展,測量條件的提高,誤差可以越來越小。在實際操作中,我們也可以利用一些方法來減小誤差。

1)對試驗儀器方法進行嚴格檢查和校對。使用未經校正的儀器或玻璃器皿,如砝碼、天平、滴定管、移液管等,都會有同符號、同值的系統誤差出現;在實驗方法方面,也會因為不同的樣品處理方法而產生誤差。因此在檢測之前應該對所用儀器和試驗方法做必要的校準和嚴格的檢查。

2)細心操作。操作間環境的變化、天平的變動性、儀器的示值偏移、讀數的估計值等會使檢測結果產生不可預見的誤差。這更要求我們應該熟練掌握實驗技術,認真細心地操作,糾正操作中的個人不良習慣和偏向,消除主觀上的粗心大意。

3)在每一批檢測樣品中加測一定數量的平行雙樣、密碼樣和標准樣品,以增加檢測結果的准確度。

4)利用數理統計方法處理誤差問題。我們在日常工作中發現,大多數誤差集中在零左右,越大的誤差出現的頻率越低。多次測定的正誤差和負誤差能互相抵消。因此,根據這種情況,可利用正態分布的特性對誤差進行統計推斷。判斷測試結果的正確性,查找產生誤差的原因,予以糾正,使誤差減小到最低限度。

另外,我們還應該理解測量不確定度的概念,它是表徵合理地賦予被測量之值的分散性,與測量結果相聯系的參數。從詞義上理解,測量不確定度意味著對測量結果的可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度,是定量說明測量結果質量的一個參數。

「合理」是指應考慮到各種因素對測量的影響所做的修正,特別是測量應處於統計控制的狀態下,即處於隨機控制過程中。「相聯系」指測量不確定度是一個與測量結果在一起的參數,在測量結果的完整表示中應包括測量不確定度。實際上由於測量不完善和人們認識不足,所得的測量值具有分散性,即每次測得的結果不是同一個值,而是以一定的概率分散在某個區域內的許多個值。雖然系統誤差是一個不變值,但由於我們不能完全認知或掌握,只能認為它是以某種概率分布在某個區域內的,而這種概率分布本身也有分散性。測量不確定度就是說明被測量之值分散性的參數,它不說明測量結果是否接近真值,為了表徵這種分散性,測量不確定度用標准偏差來表示。實踐中測量不確定度主要來源於以下幾個方面:①測量的方法不理想;②取樣的代表性不夠;③對測量過程中受環境影響的認識不全;④對儀器的讀數存在人為偏移;⑤測量儀器的分辨力和鑒別力不夠;⑥用於數據計算的常量和其他參量不準;⑦近似完全相同的條件下,重復觀測值的變化。

由此可見,測量不確定度一般來源於隨機性和模糊性,前者是因為條件不充分,後者是因為概念不明確。另外,我們還需要正確認識誤差和測量不確定度的區別。簡單地說,誤差表明測量結果偏離真值,是一個差值,非正即負;測量不確定度表明被測量之值的分散性,是一個區間,為正值。

在化學分析中,每種分析方法都有規定的允許差,即一個既定的分析試驗方法的標准差是固定的,要想提高分析結果的准確度,需要降低標准差。同一化驗室的允許差又叫重復性限(常以r表示),是指同一化驗室內在相同條件下對同一試樣所做重復測定結果極差的允許界限;在不同化驗室間的允許差又叫再現性臨界差(常以R表示),是指兩個化驗室測試同一樣品所得結果差值的允許界限。r的確切含義是:多次重復測定所得結果的極差不超過r的概率為95%。如極差超過r,就認為可疑,需要增做測定。R的含義與r相似。由此看出,r和R的確定不能過嚴或過寬。過嚴則造成過多的返工,從而浪費人力和物力;過寬則容易放過意外差錯,從而降低實驗結果的可靠性。

三、誤差的統計

日常工作中,我們經常需要藉助數理統計方法來處理和解決一些問題,例如,確定各種實驗方法的允許誤差,尋找兩種指標的相互關系,判斷兩種實驗方法能否相互代替等有關試驗誤差和數據處理的問題,都需要用數理統計方法來得出科學可靠的結論。數理統計是以概率為主要理論基礎,運用統計方法,對數據進行整理分析並做出判斷和推理的一門科學。它的應用范圍很廣,例如實際生產、科學實驗、社會調查等等。對於不確定性事件,就每一次觀測或試驗結果來看都是可疑的,但在大量觀測或試驗下卻呈現某種規律性(統計規律性)。數理統計就是從一個側面,來研究這類不確定性事件的規律性。

數理統計所處理的是少量的、部分的、不完全的標本或材料。為了對總體進行了解和預測,就需要做出推理和判斷,這就是數理統計的主要任務。例如在找礦過程中,要勘查一個新礦區的級別和儲量,我們不可能取出全部礦體進行檢測,因此就需要在礦區內進行定點鑽孔,採取岩心樣品(標本),然後對取到的樣品(標本)進行分析檢測,得出數據,並計算出一些必要的「統計量」,如總和、平均值等;再運用數理統計的定律或公式對實驗結果做出判斷、解釋或推理。從而推斷出礦區的級別和儲量,依此來評價礦種的利用價值和開采價值。

這種推斷顯然會有一定的誤差,因此需要運用數理統計方法來估計這種誤差的大小,提高推斷的可靠程度。在數理統計中,最能表徵一組檢測值的尺度被稱為中心趨勢和離散度。中心趨勢表示多個檢測值的集中點。離散度表示多個檢測值的差異或分散程度。用這兩個尺度再加上檢測值的數目,就可以量化地表達一組檢測值的特徵。表示中心趨勢的統計量主要有算術平均值和中位數,表示離散度的統計量有極差、算術平均偏差和標准偏差。

1.算術平均值

算術平均值是最常用的一種平均值。如對一件樣品進行n次檢測,得到一組檢測結果分別為X1、X2……Xn,則算術平均值X由下式計算:

國土資源部實物地質資料中心文集(17)

在一般試驗中,都取多次測定的算術平均值作為最終結果。

2.中位數

按大小排列的一組檢測值中居於中央的檢測值稱為中位數,用Me表示。如果觀測值的數目為偶數,則居中的檢測值有兩個,這時以兩者的平均值作為中位數。

3.限誤差(極差)

極差是指一組檢測值中最大值和最小值之差,用R表示。它是一個最簡單的表示離散度的統計量,但極差只取決於兩個極端值,同測定次數及其餘所有中間值都無關,因而不能全面地反映觀測值的離散情況。

4.算術平均偏差

算術平均偏差是表示各檢測值偏離平均值的一種尺度,用δ表示。它的定義是:各檢測值同平均值之差的絕對值的平均值,其數學表達式為:

國土資源部實物地質資料中心文集(17)

同極差相比,算術平均偏差對離散度顯然有更好的表現能力,它既考慮了檢測值的次數n,又考慮了所有的檢測值。

5.標准偏差(標准差、均方根偏差)

它的定義是:各檢測值同平均值之差,取平方,求平方的總和,然後平均,再開平方根,取其正值,用σ表示。其數學表達式為:

國土資源部實物地質資料中心文集(17)

用標准偏差表示離散度的優點是對最大偏差和最小偏差更為敏感,因此具有較強的區別各檢測值的離散度的能力。

在化學分析試驗中,尤其在我們的日常工作中,每天都要面對大量的分析數據,正確地理解和掌握,並合理地運用數理統計方法和誤差理論,有著十分重要的意義。岩礦測試部除了對實物中心所藏樣品標本進行分析化驗外,還要對外單位的岩礦樣品進行分析測試。在數據的補充和完善過程中,正確地運用所掌握的理論和方法,對數據進行分析整理,總結出真實、客觀、可靠的測試結果,增強實物地質資料中心的可信度和競爭力,使所提供給客戶的資料更具說服力,從而也將提升實物資料中心在社會中的地位。

Reason of Deviation of Test and Assay Result andsolvingmethods

Wei Ren,Guangyu Zhang,Guijun Zhao

(National Geologicalsample Center,ministry of Land and Resources,Beijing 101149)

Abstract It is difficult to avoid deviation in test and assay.The papersets forth the deviation classification,analyzes the reasons and resolutions of deviation.In practice,it is necessary to understand the deviation,professionallymaster operation techniques,precise calibrate apparatus,carefully carry operation,seek out the reasons resulting the deviation andmaking appropriate use ofmathematicalstatistics and deviation theory to correct the deviation,so as tominimize the deviation finally.

Key words analysis result;deviation

5. 樣品及分析方法

本書所研究的鉑多金屬礦層、黑色頁岩、磷塊岩樣品均采自第一章所示的6個鉑多金屬礦區和織金新華大型磷礦區。研究樣品的主量元素和微量元素含量主要採用X熒光光譜法(XRF)測定;稀土元素含量採用電感耦合等離子質譜(ICP-MS)分析。因鉑多金屬礦層樣品中含硫高,易損壞制熔融玻璃樣的鉑-金坩堝而導致測試的失敗,所以改用濕法硅酸鹽分析其中的主量元素。各測試方法的樣品測試流程如下:

一、XRF法測主量元素

該測試方法流程包括燒失量的計算和玻璃熔融制樣兩大步驟:

(1)計算燒失量:先稱取坩堝重量W1,加入大於3g的樣品,稱總重W2;將裝有樣品的坩堝在150℃下乾燥3h 後再次稱重W3;然後再放入900℃馬福爐中3h,待降溫至200℃以下取出樣品;放入乾燥器中,冷卻後即稱重 W4;樣品乾燥備用,通過公式(LQI)=(W2-W4)/(W2-W1)計算出樣品的燒失量(LQI)。

(2)玻璃熔融法制樣:完成步驟一後,將1g樣品和7g四硼酸鋰、0.1g溴化鋰裝入樣品瓶中,混合均勻;然後將混合物倒入鉑-金坩堝中,在1200℃下加熱20min,將熔融樣品倒入模型,冷卻成玻璃樣片後待測。

二、XRF法測微量元素

該方法的制樣較為簡單,樣品直接用壓餅法制備:稱取(10.000±0.002)g的粉末樣,裝入樣品袋;再加入適量(0.7~1mL)的混合劑,揉捏至混合均勻;然後將混合物裝進模型中,在小油壓機里以15 t的壓力壓成餅狀;在100℃下乾燥2 h後待測。

三、ICP-MS分析微量元素

先將粉末樣(200目)100mg樣品放入內膽為特福隆瓶的不銹鋼溶樣裝置中,然後加入1mL 的 HF(38%)和 3mL 的 HNO3(68%),將溶樣裝置封閉後放入電烤箱中(190℃)恆溫12h,取出冷卻後打開溶樣裝置在電熱盤上(150℃)蒸干,加入1mLHNO3後再度在電熱盤上蒸干(150℃),加入 1mL 的 1μg·mL-1Rh 內標溶液和 1mLHNO3(40%)後再蒸干。殘留物用8mLHNO3(40%)溶解,然後再度將溶樣裝置封閉後放入電烤箱中恆溫(150℃)3h。冷卻後用去離子水稀釋溶樣裝置中的溶液,待測。

以上方法的樣品分析在香港大學地球科學系ICP-MS研究實驗室完成。XRF分析所用的儀器為Philips公司的PW2400型X熒光光譜儀,玻璃熔融法測主量元素用的標樣為美國地質調查所USGS-SGR-1(頁岩)和AGV-1(安山岩);壓餅法測微量元素所用的標樣為USGS-BHVO-2(玄武岩)、BIR-1(玄武岩)和國家標准沉積物GSD-11(IGGE國家標准沉積物);元素的分析精度為±2%。ICP-MS測試所用儀器為英國VG公司PQ Excell型號ICP-MS分析儀。標樣為美國地質調查所USGS-SDO-1(頁岩),元素的分析精度<5%。考慮到本書研究樣品主要跟沉積作用有關,稀土元素數據用後太古宙澳大利亞頁岩(PAAS)進行標准化。

四、濕法硅酸鹽分析主量元素

用硝酸處理預先稱好的0.1 g粉末樣,後用馬福爐煅燒(600℃),再用氫氟酸溶樣。用美國P5100型的原子吸收光譜儀測定K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn;用重量法測定Si;溶樣法測定Al;比色法測定Ti、P。

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