一种煤飞灰不同颗粒相态中的微量元素的测定方法技术

本发明专利技术公开了一种煤飞灰不同颗粒相态中的微量元素的测定方法，包括：进行目标煤燃烧产物飞灰的制样，并选定待测定目标颗粒；对煤飞灰中不同颗粒相态进行区分，并对选取目标颗粒进行能谱分析以获取颗粒主量元素含量；应用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪对目标颗粒进行微量元素测定，并基于内外标法，以合成的煤燃烧产物飞灰的标准玻璃标样为外标，测定主量元素结果为内标，并输出微量元素含量；基于目标颗粒的微量元素含量的测定结果进行平均化处理，分析获得关键金属元素以及稀土元素配分模式结果。本发明专利技术提供的测定方法能够直观地对煤飞灰中各个相态颗粒中原位微量元素进行测定，弥补了现有测定方法不能区分不同颗粒相态的缺陷。态的缺陷。态的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种煤飞灰不同颗粒相态中的微量元素的测定方法


[0001]本专利技术涉及煤燃烧产物内元素含量分析
，具体涉及一种煤飞灰 不同颗粒相态中的微量元素的测定方法。

技术介绍

[0002]煤飞灰是煤燃烧产物，大部分以球形赋存，这些球形颗粒被认为与多 晶、无定形和玻璃状材料的聚集体有关，由含钙、铁、钠、钾化合物、石英 及磷酸盐矿物构成。在煤燃烧过程中，包括锂、镓、铌等关键金属元素与稀 土元素在内的微量元素由于其有机亲和力和矿物亲和力，会在粉煤灰中浓缩 富集。
[0003]目前研究对于煤灰中原位微量元素分析非常少，主要研究主要集中于主 量元素构成上，主要利用电子探针技术或者扫描电镜技术对煤飞灰颗粒中主 量元素进行测定。而对于经济价值高的、具有战略性资源的微量元素的构 成，由于煤飞灰粒度较小，同时微量元素含量偏低，包括传统测量技术如电 子探针技术及扫描电镜技术无法对微量元素进行测定。煤燃烧至飞灰的过程 中，微量元素能够富集3～8倍，探究煤飞灰不同颗粒相态中微量元素也为关 键金属的开采提供理论指导。
[0004]而现有的测定元素含量的技术方法中存在的技术问题包括：
[0005](1)煤飞灰粒度较小，传统元素测定法包括电感耦合等离子体质谱 (ICP
‑
MS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP
‑
OES)只能对煤飞灰粉末状 进行测定，但无法区分并测定煤飞灰不同颗粒相态中微量元素。
[0006](2)煤飞回颗粒中微量元素含量偏低，传统原位检测手段如电子探针技 术及扫描电镜技术只能对主量元素(含量>0.1％)检测无法检测到含量低于 100ppm的微量元素。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种煤飞灰不同颗粒相态中的微量元素的测定方 法，以解决现有技术中，由于探究不同煤飞灰颗粒中微量元素的构成缺乏较 为通用的测定方法技术问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0009]一种煤飞灰不同颗粒相态中的微量元素的测定方法，包括：
[0010]步骤100、进行目标煤燃烧产物飞灰进行单面剖光的显微薄片的制样， 并在显微镜下选定待测定目标颗粒；
[0011]步骤200、基于背散射扫描电镜和能谱分析对煤飞灰中不同颗粒相态进 行区分，并对选取目标颗粒进行能谱分析以获取颗粒主量元素含量；
[0012]步骤300、应用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪对目标颗粒进行微量 元素测定，并基于内外标法，以合成的煤燃烧产物飞灰的标准玻璃标样为外 标，步骤200测定主量元素结果为内标，并输出微量元素含量；
[0013]步骤400、基于目标颗粒的微量元素含量的测定结果进行平均化处理， 分析获得
关键金属元素以及稀土元素配分模式结果。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤200中，在设定的Th/U信号比值 靠近1，氧化物产率(ThO+/Th+)小于0.3％的条件下选定关键金属元素和稀 土元素；
[0015]在步骤300中，以合成的煤燃烧产物飞灰的标准玻璃标样为外标同时设 定NIST612和NIST614为元素含量结果的监控盲样。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤100中，对目标煤燃烧产物飞灰进 行单面剖光的显微薄片的制样的具体方法包括：
[0017]对目标煤燃烧产物飞灰进行多个样本的定量取样，并形成规则的球状样 本，并计算每个球状样本的体积和质量；
[0018]将多个球状样本放置在玻璃基片上，利用树脂胶将多个球状样本在玻璃 基片上压合使多个球状样本形成多个样本区域，最终制成0.8mm～1mm的单 面抛光的显微薄片。
[0019]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤100中，在显微镜下选定测定目标 的具体方法包括：根据目标颗粒的相态和形态在每个样本区域内进行目标颗 粒的选定，并通过设定的通径范围对每个样本区域内的目标颗粒进行分选；
[0020]利用中性碳素笔对目标颗粒进行圈定，并根据设定的通径范围选择对应 的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪的激光束的直径。
[0021]作为本专利技术的一种优选方案，通过对多个样本区域内的目标颗粒的背散 射扫描电镜图像的处理获得基于通径范围的多样本区域的目标颗粒的面积 集，将面积集内数据的分布特征划分至每个样本区域内，确定每个样本区域 内的目标颗粒的圈定。
[0022]作为本专利技术的一种优选方案，通过对多个样本区域内的目标颗粒的背散 射扫描电镜图像的二值化处理获得目标颗粒的第一图像面积；
[0023]在激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪对目标颗粒进行微量元素测定后获 得激光剥蚀的目标颗粒的第二图像面积；
[0024]基于剥蚀的目标颗粒的第二图像面积的图像边界和第一图像面积的对比 以及差值，获得目标颗粒的剥蚀比，利用剥蚀比矫正多个样本区域内的目标 颗粒的选择的有效性。
[0025]作为本专利技术的一种优选方案，对于多个样本区域内的目标颗粒进行选定 后，对多个样本区域进行具备表征差值的单面抛光；
[0026]其中，表征差值包括相邻两个样本区域的抛光时间、抛光厚度以及抛光 次数，表征差值的结果在于表现样本区域内的目标颗粒的开放面积。
[0027]作为本专利技术的一种优选方案，根据步骤300中的激光剥蚀电感耦合等离 子体质谱仪对多个样本区域内的目标颗粒进行微量元素测定获得的元素光谱 响应信号，记为光谱变量矩阵；按照步骤200中测定的每个样本区域内的主 量元素含量的测定结果作为参考向量；利用用自组织神经网络聚类算法对光 谱变量矩阵进行非监督变量聚类将激光诱导击穿光谱响应信号的光谱变量聚 为数据矩阵类；将数据矩阵类和参考向量进行结合得到样本集，通过变量消 除法计对样本集中的每个变量进行计算获得最优变量，并设定最优变量为元 素含量结果的监控盲样。
[0028]作为本专利技术的一种优选方案，所述的变量消除法具体包括在光谱变量矩 阵中加入参量噪声矩阵，计算样本集中每个变量的稳定性。
[0029]本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果：
[0030]本专利技术提供的测定方法能够直观地对煤飞灰中各个相态颗粒中原位微量 元素进行测定，弥补了电感耦合等离子体质谱仪ICP
‑
MS仅能对总体煤粉末状 微量元素的测定，不能区分不同颗粒相态的缺陷。本专利技术提供的测定法获得 的测定结果能够对从煤飞灰中提取关键金属锂、镓、稀土元素提供理论指导 与技术支撑。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将 对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见 地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附 图。
[0032]图1为本专利技术实施例的煤飞灰不同颗粒相态中的微量元素的测定方法流 程示意图；图2为本专利技术发育八种颗粒相态配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤飞灰不同颗粒相态中的微量元素的测定方法，其特征在于，包括：步骤100、进行目标煤燃烧产物飞灰进行单面剖光的显微薄片的制样，并在显微镜下选定待测定目标颗粒；步骤200、基于背散射扫描电镜和能谱分析对煤飞灰中不同颗粒相态进行区分，并对选取目标颗粒进行能谱分析以获取颗粒主量元素含量；步骤300、应用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪对目标颗粒进行微量元素测定，并基于内外标法，以合成的煤燃烧产物飞灰的标准玻璃标样为外标，步骤200测定主量元素结果为内标，并输出微量元素含量；步骤400、基于目标颗粒的微量元素含量的测定结果进行平均化处理，分析获得关键金属元素以及稀土元素配分模式结果。2.根据权利要求1所述的一种煤飞灰不同颗粒相态中的微量元素的测定方法，其特征在于，在步骤200中，在设定的Th/U信号比值靠近1，氧化物产率(ThO+/Th+)小于0.3％的条件下选定关键金属元素和稀土元素；在步骤300中，以合成的煤燃烧产物飞灰的标准玻璃标样为外标同时设定NIST612和NIST614为元素含量结果的监控盲样。3.根据权利要求1所述的一种煤飞灰不同颗粒相态中的微量元素的测定方法，其特征在于，在步骤100中，对目标煤燃烧产物飞灰进行单面剖光的显微薄片的制样的具体方法包括：对目标煤燃烧产物飞灰进行多个样本的定量取样，并形成规则的球状样本，并计算每个球状样本的体积和质量；将多个球状样本放置在玻璃基片上，利用树脂胶将多个球状样本在玻璃基片上压合使多个球状样本形成多个样本区域，最终制成0.8mm～1mm的单面抛光的显微薄片。4.根据权利要求3所述的一种煤飞灰不同颗粒相态中的微量元素的测定方法，其特征在于，在步骤100中，在显微镜下选定测定目标的具体方法包括：根据目标颗粒的相态和形态在每个样本区域内进行目标颗粒的选定，并通过设定的通径范围对每个样本区域内的目标颗粒进行分选；利用中性碳素笔对目标颗粒进行圈定，并根据设定的通径范围选择对应的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪的激光束的直径。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：久博，黄文辉，穆娜娜，郝睿林，文龙，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：