1前言
泥巖是指弱固結(jié)的黏土經(jīng)過(guò)中等程度的后生作用(如擠壓作用、脫水作用、重結(jié)晶作用和膠結(jié)作用)形成強(qiáng)固結(jié)的巖石。礦物成分復(fù)雜,主要由粘土礦物組成,其次為碎屑礦物、后生礦物以及鐵錳質(zhì)和有機(jī)質(zhì),質(zhì)地松軟,固結(jié)程度較頁(yè)巖弱,重結(jié)晶不明顯,常見(jiàn)類型有:鈣質(zhì)泥巖、鐵質(zhì)泥巖、硅質(zhì)泥巖。常與鐵質(zhì)巖、硅質(zhì)巖、錳質(zhì)巖相伴生。泥巖具吸水、粘結(jié)、耐火等性能,可用于制磚瓦、制陶等工業(yè)。為了對(duì)其成分進(jìn)行分析,采用微波消解的方法進(jìn)行前處理,本方法消解迅速,酸用量少,酸霧污染小,有利于后續(xù)對(duì)痕量元素的準(zhǔn)確快速測(cè)定。
2儀器與試劑
2.1 儀器
TANKPLUS微波消解儀,趕酸器,分析天平(十萬(wàn)分之一)等。
2.2 試劑
硝酸(68%),鹽酸(38%),氫氟酸(40%)
3實(shí)驗(yàn)方法
3.1 樣品制備
礦石類樣品在實(shí)驗(yàn)前要盡量粉碎,顆粒度越小,接觸面積越大,越有利于消解實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。
3.2 微波消解樣品
礦石類樣品主要成分是無(wú)機(jī)鹽類以及氧化物,需要使用鹽酸來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這一類樣品通常會(huì)含有硅元素,消解實(shí)驗(yàn)還需要加入一定的氫氟酸。而硝酸是重金屬消解最常用的酸,硝酸具有很強(qiáng)的酸性和氧化性,且絕大多數(shù)硝酸鹽易溶于水,為后續(xù)測(cè)試帶來(lái)方便,我們使用王水+氫氟酸的混酸體系來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
取樣品0.1g(精確至0.1mg),加入6mL鹽酸、2mL硝酸和2m氫氟酸,靜置30min左右,組裝消解罐進(jìn)行實(shí)驗(yàn),參數(shù)如下:
階段 | 溫度/℃ | 升溫時(shí)間/min | 壓力/MPa | 保溫時(shí)間/min |
1 | 150 | 8 | 2 | 2 |
2 | 180 | 3 | 2.5 | 2 |
3 | 210 | 5 | 3 | 20 |
實(shí)驗(yàn)結(jié)束,待冷卻至室溫后取出消解罐,轉(zhuǎn)移至通風(fēng)櫥中打開(kāi),消解液底部存在黑色顆粒。
通過(guò)分析王水氫氟酸體系無(wú)法將泥巖樣品消解,樣品中含有一定量的碳,需要加入更多的氧化劑來(lái)將其氧化為二氧化碳。改變鹽酸與硝酸的比例,采用逆王水氫氟酸的體系來(lái)進(jìn)行消解實(shí)驗(yàn),并適當(dāng)延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間。
取樣0.1g(精確至0.1mg),加入6mL硝酸、2mL鹽酸和2mL氫氟酸,靜置30min左右,組裝消解罐,按照如下參數(shù)進(jìn)行消解實(shí)驗(yàn):
階段 | 溫度/℃ | 升溫時(shí)間/min | 壓力/MPa | 保溫時(shí)間/min |
1 | 150 | 8 | 2 | 2 |
2 | 180 | 3 | 2.5 | 2 |
3 | 210 | 5 | 3 | 40 |
實(shí)驗(yàn)結(jié)束,冷卻后取出,轉(zhuǎn)移至通風(fēng)櫥中打開(kāi)消解罐,趕酸定容后,消解液澄清透明。
3.3 取樣量
泥巖樣品主要成分是無(wú)機(jī)鹽類,也含有一定量的碳,實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)生成大量二氧化碳,壓力較高,取樣量應(yīng)控制在0.15g左右。
4結(jié)果與討論
礦石類樣品因成分相對(duì)穩(wěn)定,且成分復(fù)雜,需要多種試劑組成混酸體系進(jìn)行消解。本次實(shí)驗(yàn)所用的泥巖樣品,含有一定量的碳,取樣0.1g,采用逆王水+氫氟酸的方法來(lái)進(jìn)行消解實(shí)驗(yàn),最高溫度210℃。
注意事項(xiàng)
泥巖的種類較多,不同類型的樣品組分差異較大,要根據(jù)樣品的具體屬性,適當(dāng)調(diào)整酸體系,尋找最佳方案。如樣品中含有較多的鈣鎂元素,會(huì)與氫氟酸形成氟化物沉淀,可以選擇氟硼酸進(jìn)行替換。