便携式XRF分析仪在紫金山地质勘察中的应用实验.ppt

便携式XRF分析仪在紫金山地质勘查中的应用试验曾文灿戴茂昌冯雪峰,本研究得到国家科技支撑计划课题（2009BAB43B04）的资助,目录,Contents,,1.便携式XRF分析仪简介1.1工作原理1.2测试范围1.3测试精度和检测下限2.便携式XRF分析仪在紫金山的应用试验2.1与国家标样测试结果对比2.2次生晕异常查证2.3原生晕剖面测量3.应用前景分析,1.便携式XRF分析仪简介,便携式XRF分析仪（XRayFluorescence,X射线荧光光谱）由于具备轻巧简便、高智能化、检测速度快、精度较高、分析元素范围广等优越性能近年来在合金鉴定、环保监测、土壤分析和地质矿产勘查等领域得到广泛应用。,1.1XRF分析仪工作原理,不同元素的原子具有完全不同激发势能，用X射线照射试样时可以激发出各种波长的X荧光射线，分别测量不同波长（或能量）X射线的强度并进行定性和定量分析，从而获得试样中元素的种类和含量。XRF分析仪工作原理可分为以下三个步骤1、X射线管产生的X射线入射到样品上，激发出样品元素的特征X荧光；2、利用分光晶体或半导体探测器，分别检测不同波长或能量的X荧光；3、计算机软件系统进行定性和定量分析，获得试样中元素的种类和含量并显示于屏幕上。根据工作原理不同，XRF分析仪分为波长色散型和能量色散型两种基本类型。,1.1XRF分析仪工作原理,1.2检测范围,不同型号仪器其检测范围不同，如美国伊诺斯公司生产的Innov-XProspector-10000SDD矿石分析仪可以检测原子序数12号Mg到94号Pu之间83种元素中达到仪器检测下限的元素，其中包括贵金属矿石中的Ru（钌）、Rh（铑）、Pd（钯）、Ag（银）、Pt（铂）、Au（金）等。检测的样品可以是矿石、岩石、矿渣、碎片、土壤、泥土、泥浆等固体和液体物质。,1.3检测精度和检测下限,检测精度不同性质试样其测试精度不同，其检测精度理想的分析效果要求我们对矿石样品进行烘干，研磨（150目以上），搅拌均匀后再测试，对于含量几个PPm级的元素应长时间测试。检测下限不同元素其检测下限不同。,NITON,OXFORD,天瑞,INNOV-X,2.便携式XRF分析仪在紫金山的应用试验,早在20世纪90年代，福建省闽西地质大队技术人员使用84A86型轻便X射线荧光分析仪在紫金山矿区进行了铜矿粉末样品、块状岩芯和坑道壁现场测定，分析误差都在2之内，取得良好效果，表明使用X分析技术其测定结果可以满足地质工作的要求。为了满足紫金山矿田地质矿产勘查需要，紫金矿业东南地勘公司技术人员使用美国Niton公司XLt系列便携式XRF分析仪开展土壤样、钻孔岩芯样测试和地球化学异常圈定，也取得比较理想的效果。,2.1与国家标样的对比,使用美国Niton公司XLt系列的便携式XRF分析仪测试了4个国家标准样品，分析结果与国家标准对比如下表1,表1国家标准样品便携式XRF分析结果（ω/ppm）,*国家标准样品选自紫金矿业矿冶设计研究院。,表2便携式XRF分析结果相对误差统计表（）,从表2可以看出，便携式XRF测试结果大部分监控线满足≤50的要求，个别测试结果准确度超过规范要求范围，总体上说便携式XRF对列表中可检出元素的分析结果大部分是可靠的，个别数据具有跳跃现象。便携式XRF测定的元素中，Sr、Rb准确度最好，Pb、Cu元素的也具有较高的准确度。,2.2次生晕异常查证,为了对上杭县乌栋测区Ht3次生晕（Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Mo）综合异常进行查证，我们设计了一条穿过异常中心的地化剖面，按照13米间距采集岩石样品15件，并对块状岩石样品直接进行XRF扫描。实验分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo六个元素，便携式XRF检测出了Cu、Pb、Zn、As、Mn、Sr、Rb、Fe八个元素，Au、Ag、Mo低于XRF检测限仪器未能报出。为了对比分析这两种方法分析结果的对应性，选用两种方法都能分析的Cu、Pb、Zn三个元素进行对比，结果见图3。,,图3乌栋原生晕样品XRF和实验室测试方法结果对比图,2.3原生晕剖面测量,为了评价便携式XRF分析仪在简单采样方法条件下，钻孔原生晕测量的应用效果，使用XRF分析仪对紫金山11线剖面钻孔岩芯进行了扫描，并将结果与前人所做的工作进行对比研究。,2.3.1XRF数据采集,试验用的原生晕样品采自11线三个相邻的钻孔ZK1111、ZK1108和ZK1107，样品间距为10米。测试岩心样品时直接对岩心箱中的样品进行扫描，扫描间距长5cm至20cm不等，单个样品数据采集时间均超过60s，数据稳定后进行保存。共采集样品数据计570件，仪器报出Sb、Sn、Cd、Ag、S、Rb、Pb、Se、As、Hg、Zn、Cu、Ni、Co、Fe、Mn和Cr共17个元素，其余元素含量太低未超过仪器的检测限。各元素的报出率见下表3。前人原生晕测量采样方法为，按岩性以10-15米不等间距连续拣块组合成一个样。,表3钻孔岩心XRF测试元素报出率表,其中，Cu的报出率超过95，Pb的报出率为100，Ag的报出率大于80。根据15万的化探规范，Sb、Sn、Ag、Sr、Rb、Pb、Cu、Fe等8个元素的报出率基本符合要求。,2.3.2数据对比分析,我们以Pb元素为例，分析两种测试方法元素的平均值、最大值、最小值、标准方差和变异系数进行了统计对比，见表4。,表4Pb元素分析数据特征对比,表4中可以看出，XRF分析的结果与实验室结果最大小值、最小值和平均值相近，说明了便携式XRF的Pb元素的分析结果是可靠的。不同的是XRF结果的标准离差和变异系数均比实验室结果高了近75，说明便携式XRF测量的结果跳跃性较大。,2.3.2数据对比分析,为了解元素的分布形式，对Cu、Pb做地球化学图（见图4）。,,图4紫金山11线Cu、Pb地球化学图,2.3.2数据对比分析,图2中反应了XRF测试结果与实验室结果的差别，从图中可以看出XRF呈散乱状，单点控制的异常的现象较明显，常在高值异常中分布低值异常，使异常形态呈不规则状，未能较好的反映元素的总体分布形式。与实验结果对比，XRF的高值异常面广，与实验室结果异常对应较差，如图2Cu的地球化学图A段中，XRF结果出现了一个高值异常带，对应实验室结果为一个高值背景带，而Pb元素的B段高值异常对应实验室结果的低值背景带。,2.3.4结论,1.水系沉积物、土壤及岩石化探工作中，便携式XRF分析仪能够有效的发现某些元素的异常，使用时能够做到原位、无损测量，无需制样，从而提高了工作效率。2.XRF对样品中含量较高的的元素有较好的反映，测定结果精度、准确度较高。与实验室分析结果相比，XRF测试的元素含量数值变化性较大，有更明显的异常反应。3.受矿化特征和数据采集密度的影响，便携式XRF分析与实验室分析异常形态吻合性较差，也容易出现假异常的现象。4.开展XRF数据采集方法研究，不断提高分析结果精度，应是今后使用便携式XRF分析仪重要研究课题之一。,3.应用前景分析,便携式（手持式）XRF分析仪可以在现场对各种性状的样品（块状、粉末、液态）进行快速无损测定，精度满足要求，因此在地质矿产勘查中有着广阔的应用前景，主要体现在如下几个方面,3.1矿山生产取样,1、矿山生产取样特点生产矿山取样不同于地质勘查阶段的取样，它有如下特点（1）要超前于生产（2）样品数量大（3）分析速度要快，以便指导生产。2、矿山生产取样类别（1）露天采场取样炮孔岩粉样（2）生产坑道取样刻槽取样（3）井下中深孔岩粉取样如果采用XRF分析仪取代传统的矿山取样，将极大提高取样效率，降低生产成本。,3.2地质勘查,1、提高采样质量，降低勘查成本。以2009年度为例，紫金山矿田勘查项目样品采加化的费用高达213.88万元，占勘查总费用的7.59。,表52009年度紫金山矿田铜矿基本分析样统计表,如果在布样时进行钻孔岩芯X荧光扫描测定，可以减少50以上的采样工作量，其经济意义显而易见。,3.2地质勘查,2、提高原始地质编录质量在传统地质编录中，往往靠经验目估矿石品位，对于新矿区和某些矿床类型（如贵金属矿床、微细浸染型矿床等）这种目估经常出现很大的偏差。采用XRF分析仪不但可以提高地质人员辨别矿物能力，杜绝经验地质造成的不良后果，大大提高地质编录质量。,3.2地质勘查,3、及时指导地质找矿工作采用XRF分析仪可以现场测定有用组分含量，圈定矿体和估算资源储量，快速评价矿床远景，有效及时地指导探矿工程施工与部署，缩短找矿周期，提高找矿效果。,3.3提高化探工作成效,采用XRF分析仪可以在现场快速测定分散流、次生晕、原生晕样品，圈定和评价化探异常，极大提高工作效率。,谢谢,ThankYou,