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碳酸盐型铀矿石中铀的X-射线荧光法测定

文档作者：任定高，孙立梅，谢树军，牛洁文档来源：核工业北京化工冶金研究院国防科技工业1113二级计量站		点击数：	更新时间： 2024年06月06日
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第29卷第3期(总第115期)
2010年9月
湿法冶金
H ydrometallurgy of China
V01．29 No．3(Sum．115)
Sep．2010
碳酸盐型铀矿石中铀的X一射线荧光法测定
任定高，孙立梅，谢树军，牛洁
(核工业北京化工冶金研究院国防科技工业1113二级计量站，北京101149)
摘要：建立了碳酸盐型铀矿石中铀元素的X一射线荧光测定法。模拟配制不同C0z含量的碳酸盐型铀矿石样
品，采用粉体压片制样，利用x一射线荧光测定其中的铀。通过测定钙、镁质量分数确定C0：质量分数，得出
C0z质嚣分数变化对铀测定干扰警线性规律，建立了碳酸盐型铀矿石中铀测定通用标准曲线方程，标准曲线
方程r≥o．999，相对标准偏差≤l％，检测限6肛g／g。该方法制样简单，分析速度快，精密度好，适用范围宽
(C()2质量分数O～40％)。
关键词：碳酸盐；铀矿石；x-射线荧光法；铀；定量分析
中图分类号：0657．34 文献标志码：A 文章编号：1009—2617(2010)03一0206一05
碳酸盐型铀矿石中铀的测定目前主要采用化
学法[1。3]，而化学法前处理复杂、工作量大。X一射
线荧光法具有制样简单、分析速度快、精密度好、
不破坏样品、不受样品形态影响，同时可以得到主
辅元素含量等优点，已逐渐成为一种蕈要的分析
手段。X一射线荧光法，对于硅酸盐型岩石的分
析L4‘63已有国家标准，而对于碳酸盐型铀矿石中铀
的定量测定尚未见报道。
采用X一射线荧光分析法，通过对氧化钙、氧
化镁的测定，确定碳酸盐型铀矿石中碳酸根质量
分数(用C0：质量分数表示)，找出CO：质量分数
对铀测定的干扰规律，建立了碳酸盐型铀矿石中
铀的X一射线荧光定量分析方法。
1 试验部分
1．1 仪器
X一射线荧光光谱仪：ADVANT／XP型(瑞士
ARL公司)；测量条件为60 kV，40 mA，铑靶，测
量时间10 s；具体工作参数见表1。
表l 测量元素及仪器测量参数
粉末压样机：P&amp;amp;1型半自动压样机及配套模
具(丹东北方科学仪器有限公司)。
1．2 碳酸盐型铀矿石模拟样品的制备
准确称取一定比例U。()。、Si0：、CaC0。、
M90、Na。C0。固体，在玛瑙研钵中研细混匀，用
硼酸作粘结剂，在30 MPa、30 s工作条件下，用粉
末压样机，制备出要求的压片，待用。
1．3 标准曲线的建立
1．3．1 U标准曲线的建立
将Co。质量分数一定、铀质量分数不同的系
列碳酸盐型铀矿石样片放入X一射线荧光光谱仪
相应的试样盒内，编制相应测定程序，在60 kV、
40 mA工作条件下进行测量，根据所得数据回归
出特定C02质量分数条件下的碳酸盐型铀矿石
的铀测量标准曲线。
1．3．2 Ca、Mg标准曲线的建立
将不同比例钙、镁的碳酸盐型系列铀矿石样
片放入X一射线荧光光谱仪相应的试样盒内，编制
相应测定程序，在60 kV、40 mA工作条件下进行
测量，根据所得数据回归出碳酸盐型铀矿石钙、镁
测量标准曲线。
1．4 样品的测量
称取一定质量矿石样品，在玛瑙研钵中研细
混匀，用硼酸作为粘结剂，在30 MPa，30 s工作条
收稿日期：2009—09—18
作者简介：任定高(1970一)，男，安徽无为人，硕士，高级工程师。主要研究方向分析化学和环境影响评价．
万方数据
第29卷第3期任定高，等：碳酸盐型铀矿石中铀的X一射线荧光法测定·207·
件下制成粉末压片，放入样品盒中，选定测量条
件，用设定的程序进行测定。
2 结果与讨论
2．1 仪器工作参数的选择
将制备好的硼(U)一0．344％样片放在试样
盒中，选择不同仪器条件进行测量，结果见表2。
表2 不同的仪器测量条件及测量结果
由表2可见：仪器在60 kV、40 mA、10 s工
作条件下荧光强度最大；不同测量时间对样品荧
光强度基本没有影响，10 s即能满足测量要求。
所以，选择仪器测量参数60 kV、40 mA，测量时
间为10 s。
2．2稳定性分析
2．2．1 样品的均匀性
配制理论上铀质量分数0．1％的碳酸盐型铀
矿石样品6个，在玛瑙研钵中研细混匀后，用化学
法进行测量，其结果见表3。可以看出：6个样品
的化学法测定结果的平均值为o．10％，相对标准
偏差为0．6％。说明通过研磨配制的样品均匀，
重现性较好。
表3 配制样品的理论值与化学法测定值比较
"(U)／％ ——精密度／％ 理论值化学法测定值测量平均值
2．2．2 压片的稳定性
选取碳酸盐型铀矿石模拟样品，在玛瑙研钵
中研细混匀，用硼酸作粘结剂，在30 MPa、30 s工
作条件下制成1 8～6*粉末压片。压片放入样品
盒中，按设定程序进行测定，结果见表4。可以看
出：对于配制的样品，在30 MPa、30 s压片条件
下，测定结果的稳定性、重现性均很好，相对标准
偏差为O．2％，满足试验要求。
表4 压片制样稳定性分析结果
样片编号惹紫詈；鼍差j≥雩7毓篙
2．3 标准曲线的建立
2．3．1 Ca标准曲线的建立
将Ca质量分数4％、8％、12％、16％、20％、
24％、28％、32％、36％，C02质量分数4．4％、
8．8％、13．2％、17．6％、22％、26．4％、30．8％、
35．2％、39．6％的系列铀矿石模拟样品制成粉末
压片，放人样品盒中，按设定程序进行测定，结果
如图1所示。可以看出：钙质量分数与CaKal，2
的荧光强度呈线性关系，与C0。质量分数无关。
经过线性回归，得出线性方程为：
y—O．019 87z+0．268 59，
r一0．999 63。
术
＼
U
叁
O 500 l OOO l 500 2000
荧光强度／(kc·8“)
图l 钙质量分数与荧光强度之间的关系
2．3．2 Mg标准曲线的建立
将Mg质量分数0．7％、5．65％、11．3％，C02
质量分数5％、15％、27％的铀矿石模拟样品制成
粉末压片，放入样品盒中，按设定程序进行测定，结
果如图2所示。可以看出：镁质量分数与MgKal，
2a的荧光强度呈线性关系，C()2质量分数对
MgKal，2a的荧光强度没有影响。线性方程为：
y—O．192 3z一0．452 82，
r=0．999 69．
7 3 9 9 O● 2 ● 9
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万方数据
· 208 · 湿法冶金2010年9月
图2 镁质量分数与荧光强度的关系
2．3．3 U标准曲线的建立
将CO。质量分数5％，铀质量分数o．042％、
O．086％、o．204％、O．288％、0．430％、o．690％的
系列铀矿石模拟样品在玛瑙研钵中研细混匀，用
硼酸作为粘结剂，在30 MPa、30 s工作条件下制
成bl 8～b88粉末压片，放入样品盒中，按设定程
序进行测定。对测定结果进行线性回归，结果如
图3所示，线性方程为：
y—O．007 5z—O．005 58，
，．=0．999 64。
图3 铀的质量分数与荧光强度之间的关系
2．4 矿石中Co：质量分数对铀荧光强度的影响
配制铀质量分数为O．1％、C0：质量分数从
4．4％～39．6％的系列碳酸盐型铀矿石模拟样品，
在60 kV、40 mA工作条件下，按设定程序进行测
量，结果如图4所示。
40
30
求
d 20
U
熏
10
O
O 6 7 8 9 lO
荧光强度／(kc·s1)
图4 矿石中c02质量分数对铀荧光强度的影响
从图4看出：C02质量分数对铀的UI。al强度
有吸收效应，随矿石中C02质量分数的增加，铀的
UI以1荧光强度成线性逐渐减小，线性方程为：
y一一9．954 07 z+97．362 12，
r=一O．999 5。
对C0。质量分数5％和40％的2条标准曲
线进行回归，结果如图5所示。
图5 铀质量分数与荧光强度之间的关系
可以看出，CO：质量分数在5％～40％范围
内，在特定C()。质量分数条件下，铀质量分数与
其荧光强度呈线性关系。
Co。质量分数5％铀标准曲线方程为：
y=一0．498 22+135．189 6z，
r=O．999 89．
CO。质量分数40％铀标准曲线方程为：
y=2．955 67+89．279 71z，
r一0．999 81。
2．5 C02质量分数的确定
在特定的测定条件下，碳酸盐型铀矿石中铀
的荧光强度除与铀的质量分数有关外，还与矿石
中C0：的质量分数有关，因此，要准确测定矿石
中铀的质量分数，需要准确测定铀矿石中C0。的
质量分数。天然碳酸盐型铀矿石中，碳酸根以碳
酸钙、碳酸镁形式存在，所以碳酸盐型铀矿石中
C()。的质量分数(训(CO：))可以通过测定钙、镁
的质量分数(叫(Ca)，训(Mg))来确定，表达式为：
锄(C02)=1．1硼(Ca)+1．83叫(Mg)。
2．6 碳酸盐型铀矿石通用标准曲线的建立
以CO：质量分数5％的碳酸盐铀矿石标准曲
线测量201 8～209 9样品，测量结果见表5。对硼
(C0z)与硼(U，)和硎(U)的比值(，_。)进行回归得
图6。叫(C0：)与，-，之间的关系为：
rl=1．054 97—0．011 5硼(C02)，
r一一O．999 51。
万方数据
第29卷第3期任定高，等：碳酸盐型铀矿石中铀的X一射线荧光法测定·209·
由此，可以得出铀测定通用计算公式：
伽(U)一
埘(U】)
1．054 97一o．011 5[1．1∞(Ca)+1．83叫(Mg)]。
表5不同C02质量分数铀矿石的测定值样品编号”(。()2)／％—画暖壶}等(实测Z理论值)
O lO 20 30 40
w(C02)／％
图6 ．1，(oD2)与，l之间的关系
将硼(U)=0．12％，砌(oD2)分别为0％，
4．4％，8．8％，30．8％，35．2％，39．6％的碳酸盐型
铀矿石样品的实测值代人铀测定通用公式，得样品
的实测计算值，结果见表6。6个样品铀的实测计
算平均值为o．1196％，相对标准偏差为o．89％。
表6 通用公式的实测结果
。。。。。
”(u)／加相对标准
样品编号实1测蕊值 ■实而测计丽算值磊计算鬲平磊均值磊羔。；啊置／芽加
2．7 分析方法评价
2．7．1 分析方法检出限、测定下限
利用Coz质量分数5％铀标准曲线，测定
5％CO：的铀碳酸盐型铀矿石空白样品11次，测
量结果平均值为O．000 1％，标准偏差为O．ooO
2％。采用3倍标准偏差作为检出限，则该方法铀
的检出限为O．000 6％；分析下限采用10倍标准
偏差，为0．002％。
2．7．2 分析方法相对标准偏差
对天然碳酸盐型铀矿石样品(C()：质量分数
32％)进行测定，测定结果见表7。可以看出，天
然铀矿石样品测定相对标准偏差为O．39％。
表7 碳酸盐型铀矿石样品的测定相对标准偏差
2．7．3 分析方法准确度
对GB、Ⅳ04103、GB、Ⅳ04105样品和经过化学法
测定的天然铀矿石样品，用C02质量分数5％的U
标准曲线和Ca、Mg标准曲线，测定出训(U。)、
删(Ca)、叫(Mg)，然后将测定值带入公式(1)，得铀
的最终计算结果，见表8。
表8 碳酸盐型铀矿石国标样品、矿石样品的测量结果
样品名称w(U)／％ w(C02)／％“U)实测计算面％绝对彘彰％
由表8可知：GBw04103、GBW04105样品和
矿石样品铀的实测计算值分别为o．219％、o．424％
和0．252％，绝对误差分别为O．000％、一O．00l％
和一o．005％，均在铀允许的误差范围内。
3 结论
1)碳酸盐型铀矿石中铀的X一射线荧光法测
定，具有制样简单，分析速度快(每个样品测量时
间小于2 min)、精密度好、适用范围宽(Co：质量
分数0％～40％)等优点；
2)CO。对矿石中铀的荧光强度有吸收效应，
且CO：的质量分数对铀的荧光强度吸收影响是
线性关系；Co。质量分数在O％～40％范围内，特
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万方数据
·210· 湿法冶金2010年9月
定Co：含量铀矿石中铀的质量分数与铀的荧光民共和国核工业部，1985．
强度呈线性关系； [2]EJ／T267·4—1984低品位铀矿石中铀的测定[s]·北京：
3)coz质量分数可通过测定ca、Mg质量分[3]黧耋翟篙业黧嚣和氧化镁量的测定[S¨E
数来确定。使用C0z质量分数5％的铀测量标准京：国家技术监督局。1998．
曲线和Ca、Mg标准曲线，可同时测定样品中的[4]GB／T 223．79—2007钢铁x一射线荧光光谱法[s]．北京：
铀、钙、镁，将铀、钙、镁测定结果带入通用计算公中华人民共和国质量监督检验检疫总局，2008．
式，可计算出矿石中铀的实际质量分数。[5]GB／T19140一2003水泥x射线荧光分析通则[s]·北京：
中国标准出版社，2003．
参考文献： [6]GB／T14506．28—1993硅酸盐岩石化学分析方法x‘射线
荧光光谱法测定主、次元素[s]．北京：国家技术监督局，
[1] EJ／T267．2～1984铀矿石中铀的测定[s]．北京：中华人
2005．
X—ray Fluorescence QuantitatiVe Analysis of Uranium in
Cabonated Uranium ore
REN Ding—gao，SUN Li—mei，XIE Shu_jun，NIU Jie
(N口￡ion以Z De／0行5e SciP行fP口以d：nc^竹oZogy J行d“szry 1 1 1 3 SPfo，zd口ry 7扎P￡rDZDgy s￡口￡iD咒，
BP巧i规g RPs阳r(晚J咒s￡矗M钯。厂Ch唧if口Z I勋gi行甜以竹g n咒d Ma缸““rgy，CNNC，BP巧i恕g 10l 149，Chi竹口)
Abstract：A method for determination of uranium in cabonated uranium ore by XRF was developed． A
series of imitated cabonated uranium ore with varying carbon dioxide content，using technique of
powder preforming，uranium by X—ray fluorescence analysis were measurated． The content of carbon
dioxide was determinated by mensurating concentration of calcium and magnesium．The relationship of
the measured value of uranium in ore with carbon dioxide content was linear．A quantitative analysis
equation was established for cabonated uranium ore．r≥O．999，RSD≤1％．The detection limit was 6
弘g／g． The method had fast analysis speed，good precision and a comprehensiVe scope of application
(carbon dioxide content from 0 to 40％)．
I【ey wol’ds：carbonate；uranium ore；X—ray fluorescence；uranium；quantitatiVe analysis
c，(，c，f'c■f’f，f，c，of>o<，c><，(’(’(><，<，<，(’<’<’('(，<，(，('(>(×><××地<，c'(，c’c，(’<，c，<，(，c，c，<沁∞c’c'><×，c×，c×’(>o()o(沁<，oCb('o《>《>C'(><”∞<>C'C婚<><>∞<><>(婚<持 Experimental="Experimental" Research="Research">20％)which is difficult to produce 2 8 antimony directly by pyromet—
allurgical processing．The experiments were performed using hydrogen peroxide as oxidant to leach the
fume to pre_remoVe arsenic， and arsenic in the liquid of antimony precipitated was removed by lime
precipitate method，then the hquid was solidified to made b“ck． A open environmental protection and
security way for arsenic was found，and a new idea for the high arsenic mate“als was put forward．
Key words：high arsenic fume；wet process；dearsenization；solidifying．brick </持>

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