ENG
Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского
Деятельность
Лабораторно-аналитическая служба
Центральная лаборатория
Лабораторно-аналитические работы

Эмиссионные спектральные методы

Приближённо-количественный эмиссионный спектральный анализ (ПКЭСА).

До настоящего времени этот метод является универсальным экспресс-методом, который применяется на всех стадиях геологосъемочных, поисковых и разведочных работ для определения свыше 30 элементов при содержаниях от 10-6 - 10-5 % до десятка %, хотя и уступает по точности химическому анализу.  ПКЭСА может быть чрезвычайно эффективен как предшествующий для выбора оптимального количественного метода (оценка состава матрицы, уровень содержаний интересующих элементов, наличие мешающих элементов и их содержания). В Лаборатории используются два варианта этого метода, различающихся способом введения пробы в дуговой разряд: испарение из канала угольного электрода и просыпка порошка пробы в дуговой разряд. Вариант испарения из канала электрода предпочтителен для определения элементов с высокой упругостью пара (т.н. «труднолетучие»: Zr, Hf, Nb, Ta, Be, редкоземельные элементы, U, Th), а также в случае малого количества материала пробы; для варианта просыпки отмечаются более низкие пределы обнаружения т.н. «легколетучих» элементов (Ag, As, Cu, Cd, Bi, Ge, In, Pb, Sb, Te, Tl, Zn) и лучшая по сравнению с испарением из канала воспроизводимость результатов анализа. Точность обоих вариантов ПКЭСА – V категория по ОСТ 41-08-212-82. 

Минимальная аналитическая навеска: для испарения из канала электрода – 30 мг; для просыпки – 400 мг.


Интервалы содержаний, определяемых методом ПКЭСА: 


Определяемый компонент

Испарение из канала

Просыпка

SiO2
Al2O3
MgO
CaO
Fe2O3
K2O
Na2O
P2O5
TiO2
MnO

0.01 - 50 %
0.01 - 30 %
0.01 – 40 %
0.01 – 20 %
0.01 – 40 %
0.08 – 10 %
0.01 – 10 %
0.08 – 20 %
0.01 – 20 %
0.005 – 10 %


 

 

 

 

 
0.02– 20 %
0.0001– 10 %
0.0001 – 10 %

г/т

г/т

Sr
Ba
V
Cr
Co
Ni
Zr
Hf
Nb
Ta
Sc
Ce
La
Y
Yb
U
Th
Be
Li
W
Mo
Sn
Cu
Pb
Zn
Cd
Bi
Ag
Ge
Ga
Tl
As
Sb
Te
B

100 – 100000 
10 – 100000 
2 – 10000 
1 – 30 000 
1 – 1 000 
1 – 30000 
10 – 3 000 
10 – 100 
80 –300 
100 – 1 000 
1– 100 
10 – 1 000 
10 – 1 000 
1 – 1000 
0.5 – 100 
300 – 10000 
100 – 3 000 
0.5 – 300 
10 – 3 000 
5 – 1 000 
0,5 – 10000 
2 – 3 000 
0.5 – 80 000 
2 – 100000 
10 – 80 000 
3 – 1 000 
2 – 300 
0.03 – 1000 
2 – 100 
2 –  300 
10 – 300 
100 – 80 000 
20 – 80 000 
30 – 300 
5 – 10000 

50 – 100000 
50 – 100000 
1 – 10000 
1 – 30000 
0,5 – 2000 
0,5– 30000 
20 – 3000 

5 – 1 000 

2 – 100 
50 – 1000 
10 – 1 000 
1 – 1 000 
1 – 100 


0,5 – 300 
10 – 3 000 
0,5– 1 000 
0,5 – 10000 
0,5 – 3 000 
0,5– 80 000 
1 – 8 000 
10 – 80 000 
0,5– 1000 
1 –  300 
0.01 – 1000 
0,5 – 100 
1 – 300 

2 – 80 000 
10 – 80 000 

5 – 10 000 


Примечание: 1 ppm = 1´10-4%

В Лаборатории выполняется также ПКЭСА минералов (породообразующих и рудных) и горных пород из микронавесок от 1 мг. Условия и детали таких анализов должны предварительно согласовываться Заказчиком с руководством Лаборатории.


Основные физико-химические методы анализа

К основным физико-химическим методам, используемым в ЦЛ, относятся: атомно-эмиссионная спектрометрия и масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП АЭС и ИСП МС), а также атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС). Объектами анализа являются пробы воды (питьевой, природной, сточной), а также порошкообразные образцы горных пород, руд, почв, донных отложений. Такие образцы перед проведением анализа требуют переведения их в раствор.

        Основные способы разложения проб и переведения в раствор

Применяются следующие приемы растворения: 

  1. Способ разложения проб сплавлением основан на полном растворении пробы в плавне (флюсе) - метаборате лития - и переведении образующейся смеси твёрдых комплексных оксидов в раствор азотной кислотой и предназначен для различных видов горных пород и почв. Следует отметить, что обработка пробы сплавлением с метаборатом лития обеспечивает полноту определения элементов, особенно редкоземельных, присутствующих в устойчивых фазах, и в этом главное отличие сплавления от кислотных разложений. Для сплавления используются муфельные печи и платиновые или графитовые тигли; применяется также автоматизированная установка Classe Fluxer-Bis фирмы Labortechnik GmbH (Германия) с золото-платиновыми тиглями.
  2. Способ «полного» разложения проб смесью концентрированных кислот и окислителей основан на реакциях взаимодействия компонентов пробы с кислотами с образованием солей, растворимых в разбавленной азотной кислоте. Кислотное разложение проводят в посуде из политетрафторэтилена на электроплитах с автоматической регулировкой температуры, либо с использованием микроволновых печей ETHOS PLUS фирмы Milestone S.r.I., которые обеспечивают практически полный перевод пробы в раствор. Навески пробы варьируют от 0.05 до 1 г.
  3. Способ разложения проб «царской водкой» основан на тех же принципах, что и способ 2, однако, в данном случае возможно лишь частичное переведение в раствор большинства компонентов. Силикатная часть при этом не разлагается, что приводит к занижению значений для породообразующих элементов. Процедуру проводят в посуде из термостойкого стекла.

Для разложения проб и приготовления растворов используют кислоты квалификации «ос.ч.» с дополнительной очисткой – перегонкой на установке BSB-939-IR фирмы Laborprodukte GmbH., Германия,  и деионизованная вода высшей очистки (станция очистки воды фирмы Labconco, США).Количественный эмиссионный спектральный анализ (КЭСА).

Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой

АЭС ИСП-спектрометр «OPTIMA-8300» фирмы «Perkin-Elmer» (2017г) с улучшенными техническими характеристиками обеспечивает высокую точность измерений и надёжность полученных результатов, улучшенные пределы определения и расширенный динамический диапазон. 


Атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно-связанной плазмой Optima 8300

В ЦЛ используется методика, разработанная и аттестованная в ЦЛ ВСЕГЕИ: МП ВСЕГЕИ № 11/2010 «Определение макро- и микроэлементов в пробах горных пород, почв, руд, донных отложений методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой», III категории точности.


Нижние пределы определения, достигаемые на приборе «OPTIMA-8300»:

№ п/п

Элемент

Диапазон, % масс

№ п/п

Элемент

Диапазон, % масс

Минимум

Максимум

Минимум

Максимум

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Al

Ag

Ba

Be

Bi

Са

Cd

Co

Cr

Cu

Fe

Ga

Ge

K

Li

Mg

0.01

0.0001

0.0003

0.00005

0.0002

0.01

0.00005

0.00005

0.0001

0.0001

0.01

0.0001

0.0001

0.01

0.0001

0.001

30

0.1

1

1

1

50

0.1

1

1

1

80

0.1

0.1

10

1

50

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Mn

Mo

Na

Ni

P

Pb

Sb

Sc

Si

Sn

Sr

Ti

V

Zn

0.001

0.00005

0.01

0.0001

0.001

0.0001

0.0002

0.00002

0.01

0.0004

0.00001

0.001

0.0001

0.0001

10

1

10

1

2

1

1

0.1

80

1

1

10

1

1

Примечание:  1% = 1000г/т 


Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой

Этот метод практически незаменим для определения очень низких содержаний химических элементов. Особенно это касается определения редкоземельных элементов, а также благородных металлов  в пробах горных пород.

Лаборатория располагает двумя квадрупольными масс-спектрометрами с индуктивно-связанной плазмой ELAN-DRC-е (Perkin Elmer) и Agilent 7700x (Agilent Technologies).   Высокая производительность, исключительная стабильность шкалы масс делает эти приборы незаменимыми в лабораторной практике.  Запатентованные технологические решения, реализованные в этих приборах, обеспечивают эффективное удаление полиатомных интерференций и позволяют значительно  снизить пределы обнаружения многих элементов. 

        
Масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой Agilent 7700x (Agilent Technologies)         Система лазерной абляции NWR 213 (Esi)


В ЦЛ используется методика, разработанная и аттестованная в ЦЛ ВСЕГЕИ: МП ВСЕГЕИ № 10/2010 «Определение макро и микроэлементов (в том числе редкоземельных) методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой в горных породах, почвах и рыхлых отложениях» III категории точности.


Диапазоны концентраций элементов, определяемых в соответствии с данной методикой

№ п/п

Элемент

Диапазон, % масс

№ п/п

Элемент

Диапазон, % масс

Минимум

Максимум

Минимум

Максимум

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Ag

Al

As

В

Ba

Be

Bi

Cd

Ce

Co

Cr

Cs

Cu

Dy

Er

Eu

Fe

Ga

Gd

Ge

Hf

Ho

In

K

La

Li

Lu

Mg

Mn

Mo

0.000001

0.01

0.00001

0.0001

0.0003

0.00005

0.000005

0.000005

0.000001

0.00001

0.00005

0.00001

0.0001

0.000001

0.000001

0.0000005

0.00100

0.00003

0.000001

0.00005

0.00001

0.000001

0.000001

0.001

0.000001

0.00001

0.0000002

0.001

0.001

0.00006

0.1

30.0

1.0

0.1

1.0

0.1

0.1

0.1

0.1

1.0

1.0

0.1

1.0

0.1

0.1

0.1

30.0

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

10.0

0.1

1.0

0.1

50.0

10.0

1.0

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

Na

Nb

Nd

Ni

P

Pb

Pr

Rb

Re

Sb

Sc

Se

Si

Sm

Sn

Sr

Ta

Tb

Te

Th

Ti

Tl

Tm

U

V

W

Y

Yb

Zn

Zr

0.0010

0.00001

0.000001

0.0001

0.001

0.00001

0.000001

0.0001

0.0000002

0.00002

0.00002

0.00001

0.01

0.000001

0.00002

0.0001

0.00001

0.000001

0.00001

0.00001

0.001

0.00001

0.0000005

0.00001

0.0001

0.00002

0.00001

0.000001

0.0001

0.00001

10

1.0

0.1

1.0

2.0

1.0

0.1

1.0

0.1

1.0

0.1

1.0

80.0

0.1

1.0

1.0

0.1

0.1

0.1

0.1

10.0

0.1

0.1

0.1

1.0

1.0

1.0

0.1

1.0

1.0


Яндекс.Метрика