礦石中鎢鉬銅鉛鋅鎘鈷鎳砷鉍銀錫硒測(cè)定儀

ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀在礦石多元素測(cè)定中的應(yīng)用介紹

一、儀器概述

ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP - OES）是一種優(yōu)良的分析檢測(cè)設(shè)備，它利用電感耦合等離子體作為激發(fā)光源，對(duì)樣品中的元素進(jìn)行激發(fā)并測(cè)定其發(fā)射光譜，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多種元素含量的精準(zhǔn)分析。在礦石分析領(lǐng)域，該儀器可用于測(cè)定礦石中鎢、鉬、銅、鉛、鋅、鎘、鈷、鎳、砷、鉍、銀、錫、鎵、鍺、硒、碲、錸等元素的含量。

二、工作原理

ICP - OES的核心原理基于原子發(fā)射光譜。儀器中的高頻發(fā)生器產(chǎn)生高頻電流，通過(guò)感應(yīng)線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。當(dāng)氬氣被通入炬管時(shí)，在交變磁場(chǎng)的作用下電離形成等離子體。這個(gè)等離子體就像一個(gè)高溫的“火爐"，溫度可達(dá)6000 - 8000K。

礦石樣品經(jīng)過(guò)溶解、霧化等預(yù)處理后，以氣溶膠的形式被引入等離子體。在如此高溫的環(huán)境下，樣品中的原子被激發(fā)到高能態(tài)。當(dāng)這些激發(fā)態(tài)的原子回到低能態(tài)時(shí)，會(huì)釋放出具有特定波長(zhǎng)的光，就像不同顏色的有不同的發(fā)射光譜一樣，每種元素都有其好的發(fā)射光譜。

分光系統(tǒng)將這些混合的光按照波長(zhǎng)進(jìn)行分離，檢測(cè)器則測(cè)量每個(gè)波長(zhǎng)處的光強(qiáng)度。通過(guò)與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液的光譜進(jìn)行對(duì)比，就可以計(jì)算出礦石樣品中各元素的含量。

三、儀器優(yōu)勢(shì)

（一）多元素同時(shí)分析能力

ICP - OES可以一次性同時(shí)測(cè)定多種元素。對(duì)于礦石這種成分復(fù)雜的樣品，無(wú)需像傳統(tǒng)方法那樣分別對(duì)每種元素進(jìn)行單獨(dú)分析，大大提高了分析效率。例如，在一次分析過(guò)程中，就能同時(shí)得到鎢、鉬、銅等16種元素的含量數(shù)據(jù)。

（二）高靈敏度和低檢測(cè)限

該儀器具有高的靈敏度，能夠檢測(cè)到礦石中痕量元素的含量，檢測(cè)限可以達(dá)到ppb（十億分之一）級(jí)別。對(duì)于一些在礦石中含量很低但具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值或環(huán)境意義的元素，如鎵、鍺、錸等，也能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)定。

（三）寬線性范圍

ICP - OES的線性范圍較寬，能夠同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定高含量和低含量元素。在礦石中，不同元素的含量差異可能很大，比如銅礦石中銅的含量可能較高，而一些伴生元素的含量則很低。該儀器無(wú)需對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的稀釋或富集處理，就可以在一次分析中準(zhǔn)確測(cè)定這些含量差異較大的元素。

（四）良好的抗干擾能力

電感耦合等離子體的高溫和高電離度能夠有效地分解樣品中的復(fù)雜基體，減少基體對(duì)分析元素的干擾。這使得儀器對(duì)不同類型的礦石樣品都具有良好的適應(yīng)性，保證了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

四、應(yīng)用場(chǎng)景

（一）礦石勘探

在礦石勘探階段，通過(guò)對(duì)采集的礦石樣品進(jìn)行多元素分析，可以快速了解礦石的化學(xué)組成和品位，為礦產(chǎn)資源的評(píng)估和開發(fā)提供重要依據(jù)。

（二）選礦過(guò)程監(jiān)控

在選礦過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦石和選礦產(chǎn)品中各元素的含量變化，有助于優(yōu)化選礦工藝參數(shù)，提高選礦回收率和精礦品質(zhì)。

（三）冶煉質(zhì)量把控

在礦石冶煉過(guò)程中，準(zhǔn)確測(cè)定原料和產(chǎn)品中的元素含量，可以確保冶煉過(guò)程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，同時(shí)也有助于控制有害元素的排放，減少對(duì)環(huán)境的影響。

下面是ICP儀器詳細(xì)介紹

儀器性能特點(diǎn)：

  1、儀器自動(dòng)化程度高

  儀器的自動(dòng)化程度好，除了電源開關(guān)外，所有操作均由軟件完成。智能化的軟件，可實(shí)時(shí)可對(duì)各項(xiàng)操作進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋及信息提示。

  2、安全可靠的固態(tài)射頻電源

  儀器采用的射頻電源，具有體積小、輸出效率高、輸出功率穩(wěn)定，帶有水路、氣路及過(guò)載等各類安全保護(hù)功能，大大提升儀器的安全性，減小了儀器的故障率。

  3、全自動(dòng)點(diǎn)火及匹配技術(shù)

  軟件可全自動(dòng)一鍵點(diǎn)火，所有的參數(shù)設(shè)置變化，均自動(dòng)完成。配合優(yōu)良的自動(dòng)匹配技術(shù)，點(diǎn)火成功率高，操作簡(jiǎn)便。

  4、智能化的火焰監(jiān)視功能

  儀器配置了靈敏度好的光纖傳感器，可在儀器工作狀態(tài)下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火焰的工作情況，如遇異常熄火情況，可自動(dòng)關(guān)閉儀器。

  5、超高分辨率的光路系統(tǒng)

  儀器配置了超高分辨率的4320刻線的進(jìn)口光柵，配合光路調(diào)節(jié)技術(shù)，把普通儀器的分辨率約0、008nm降低至0、005nm以內(nèi)，超高的分辨率保證了測(cè)試元素之間沒(méi)有相互干擾。

  6、高精度的恒溫系統(tǒng)

  儀器整體光路采用精密恒溫系統(tǒng)保護(hù)，溫度的控制可根據(jù)客戶實(shí)驗(yàn)室實(shí)際環(huán)境溫度實(shí)時(shí)設(shè)定，無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間不間斷的開可調(diào)，控溫精度≤±0、1℃，精密的恒溫系統(tǒng)保證了光路的穩(wěn)定性，測(cè)試數(shù)據(jù)更穩(wěn)定。

  7、高精度的氣流控制系統(tǒng)

  儀器工作中的等離子氣、輔助氣、載氣全部采用高精度的質(zhì)量流量控制器（MFC）來(lái)控制，具有流量連續(xù)可調(diào)、輸出氣流的精度高，保證了測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

  8、蠕動(dòng)泵進(jìn)樣裝置

  儀器配置了通道十二滾軸的高精度蠕動(dòng)泵，可同時(shí)保證進(jìn)樣的精度和防止積液，蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，滿足客戶的多種測(cè)試要求。

  9、觀測(cè)位置自動(dòng)調(diào)節(jié)

  儀器采用二維的移動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)，可通過(guò)軟件實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)炬管的位置，通過(guò)反饋的信號(hào)值找到優(yōu)化的觀測(cè)位置，以獲取較強(qiáng)的靈敏度，得出準(zhǔn)確的測(cè)試效果。

  10、超低的使用成本

  儀器非工作狀態(tài)下儀器電源、冷卻水箱、氣體全部關(guān)閉，不產(chǎn)生任何費(fèi)用，儀器工作即開即用，無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間的光路預(yù)熱。使用氬氣純度為99、99%即可，無(wú)需99、999%的高純氬，成本節(jié)約至少三分之一。

  11、高靈敏度的檢測(cè)器

  儀器配置了高靈敏度進(jìn)口光電倍增管（PMT）作為檢測(cè)器，可針對(duì)不同的待測(cè)元素自動(dòng)設(shè)置測(cè)試參數(shù)，以達(dá)到理想的檢測(cè)狀態(tài)，給出準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。無(wú)需制冷，無(wú)需吹掃，使用壽命長(zhǎng)。

  儀器技術(shù)參數(shù)：

  1、輸入電源：電壓交流220V，電流20A。

  2、采用CzernyTurner型光路，焦距為1000mm。

  3、離子刻蝕全息光柵，刻劃面積（80×110）mm。

  4、全自動(dòng)一鍵點(diǎn)火，自動(dòng)匹配，點(diǎn)火穩(wěn)定、便捷。

  5、采用同心圓霧化器搭配旋流霧室，1ppmMn強(qiáng)度＞1000000cps。

  6、分辨率（Mn257、610nm）：≤0、005nm（4320刻線光柵）；≤0、008nm（3600刻線光柵）；≤0、015nm（2400刻線光柵）。

  7、波長(zhǎng)范圍：190-460nm（4320刻線光柵）；190-500nm（3600刻線光柵）；190-800nm（2400刻線光柵）

  8、自主研發(fā)全固態(tài)射頻電源，輸出功率800-1600W,連續(xù)可調(diào)，電源效率大于65%，工作頻率27、12MHz，頻率穩(wěn)定性＜0、05%，功率輸出穩(wěn)定性＜0、05%。

詳細(xì)指標(biāo)參數(shù)如下：

說(shuō)明：下表為檢定用溶液標(biāo)準(zhǔn)

表A.1 檢定波長(zhǎng)用標(biāo)準(zhǔn)溶液

                            表A.2 工作曲線系列標(biāo)準(zhǔn)溶液               單位：mg/L

典型元素檢出限（μg/L）：

礦石中鎢鉬銅鉛鋅鎘鈷鎳砷鉍銀錫硒測(cè)定儀