РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПРОБ НА РЕНИЙ И ГЕРМАНИЙ НА СПЕКТРОМЕТРЕ РЛП-21Т

Ильяшенко Н.В.   Диханов Е.Н.   Ефименко С.А.   Тэн В.И.  

Докладчик: Тэн В.И.

В ТОО «Корпорация Казахмыс» весьма актуальной является задача экспресс-анализа геологоразведочных (в том числе и геохимических) проб на сопутствующие элементы, которые могут представлять промышленный интерес. К числу таких элементов однозначно относятся рений и германий.
В последние годы на предприятиях цветной металлургии Казахстана все шире применяется рентгенофлуоресцентный метод анализа (РФА). Не является исключением и филиал ТОО «Корпорация Казахмыс» - ПО «Жезказганцветмет», в геофизической службе которого есть экспресс-лаборатория, оснащенная  семью энергодис-персионными рентгенофлуоресцентными спектрометрами (EDXRF) РЛП-21 и РЛП-21Т.
Прямой (без предварительного химического разложения проб и концентрирования элементов твердым органическим экстрагентом ТВЭКС) РФА низких концентраций рения и германия на фоне на 2-3 порядка более высоких концентраций мешающих элементов -  это чрезвычайно сложная  комплексная (научная, методическая, аппаратурная, математическая) аналитическая задача.
Для исследований, цель которых состояла в определении возможности определения содержаний рения и германия в полиметаллических рудах, нами востребован лабораторный EDXRF спектрометр со специальными возможностями, а именно: последняя (четвертая) модификация спектрометра РЛП-21Т (ТОО «Физик», Алма-Ата, Казахстан) с рентгеновской трубкой мощностью 50 Вт и дрифтовым полупроводниковым детектором (SDD) площадью 25мм². Детектор обеспечивает разрешением 150 эВ по линии 5,9 кэВ при загрузке 100 кГц. Мишень их теллура. Время формирования импульса 1,6 мкс. Сигнал полностью оцифровывается.
РЛП-21Т  обеспечивает РСА проб руд на 34 элемента: Cu, Pb, Zn, Ag, Cd, Mo, Fe, Se, As, Ba, W, Bi, Ti, Cr, Mn, V, Ni, Al, Si, S, P, Ca, Ga, Br, Sr, Zr, Rb, Y, Nb, Pd, Ar (в составе воздуха), Sc, U, Th в одном режиме без применения вакуумного насоса и инертного газа для РФА на легкие элементы. Такую возможность обеспечивает специальная конструкция зондового устройства датчика.

Для РФА на рений и германий конструкция спектрометра РЛП-21Т была дополнена режимом проведения измерений «РФА на рений».  Данная опция позволяет определять 19 элементов: Re, Ge, Cu, Zn, Pb, K, Ca, Ti, Cr, V, Mn, Fe, Co, Ni, As, Se, Ba (оценка), S (оценка), W.
Для оптимизации условий возбуждения линий ReLβ1 и GeKa и повышения чувствительности РФА на эти элементы были применены следующие нововведения:
1. Применена мощная рентгеновская трубка (50Вт)
2. Применена дополнительная промежуточная мишень из рубидия.
3. Введен режим  поддержания на постоянном и высоком (90000имп/с) уровне загрузки спектрометрического тракта спектрометра РЛП-21Т.
Предварительное изучение  вопроса показало, что на линию ReLa1 (8,651 кэВ) накладывается линия ZnKa1 (8,637 кэВ); на линию ReLβ1 (10,008 кэВ) накла-дываются линии WLβ2 (9,961кэВ), HgLa1 (9,989 кэВ), PbLs (9,667 кэВ) и GeKa (9,886 кэВ); на линию ReLγ1 (11,683 кэВ) накладывается линии AsKβ1 (11,724 кэВ), SeKα1 (11,376 кэВ), HgLβ1 (11,821 кэВ) и HgLβ4 (11,651 кэВ). Так как концентрации цинка и мышьяка в рудах месторождения Жезказган на 2-3 порядка превышают концентрации рения,  то было принято решение выполнять РФА на рений по линии ReLβ1.
Программное обеспечение спектрометра РЛП-21Т располагает математическим инструментом, описывающим с точность до 97-98% спектр всех 19 линий, из которых состоит L-серия мешающего (например, свинец) элемента и всех 5 линий, из которых состоит К-серия мешающего (например, молибден) элемента. Аналогично происходит со всеми остальными  элементами, вклад которых надо учесть. В результате, в энергетических интервалах, в которых измеряются интенсивности аналитических линий рения и германия, фиксируются только «чистые» линии этих элементов.

О точности РФА на спектрометре РЛП-21Т на другие элементы можно судить по результатам анализа ГСО-4322-ДВГ: медь – 0,0045% (ГСО - 0,0040%), свинец – 0,014% (0,010%), марганец – 0,059% (0,062%), никель – 0,0007% (0,0007%), мышьяк – 0,055% (0,060%), хром – 0,0042% (0,0047%), титан – 0,0054% (0,0070%), молибден – 0,027% (0,026%), рубидий – 0,16% (0,15%), уран – 16,2 ppm (17,0 ppm),  торий – 38,4 ppm (38,0 ppm).
Спектрометр РЛП-21Т также обеспечивает высокую (в пределах допусков 3 категории) точность РФА на лёгкие элементы.

Выводы:
1. В результате совокупности научных, методических, математических и аппаратурных исследований разработана методика прямого определения cодержаний рения, германия, полиметаллов и легких элементов, реализованная на самом современном лабораторном  EDXRF спектрометре РЛП-21Т.
2. С появлением в арсенале экспресс-лаборатории геофизической службы ПО «Жезказганцветмет»:
- методики РФА на германий реальной стала  возможность проведения мас-штабных исследований по уточнению валовых содержаний германия в рудах месторождений ТОО «Корпорация Казахмыс», углях и отвалах Угольного департамента «Борлы», а также в золоотвалах районных котельных и ТЭЦ;
- методики РФА на рений реальной стала  возможность проведения масштабных исследований по уточнению валовых содержаний этих элементов в рудах месторождений ТОО «Корпорация Казахмыс», в продуктах технологической переработки руд и в геохимических пробах;
- методики РФА на алюминий, серу и кремний стала реальной возможность снабжения информацией о валовых концентрациях этих элементов металлургов. 
3. Поставленная задача решена в рамках республиканской программы по импортозамещению.

Файл с полным текстом: Ильяшенко- Жезкаган.doc