一种利用阴极发光检测矿物中稀土元素的方法技术

本发明专利技术属于稀土资源勘探领域，具体涉及一种利用阴极发光检测矿物中稀土元素的方法。所述检测方法包括采用阴极发光成像技术对矿物进行分析；若图像中存在环带结构，则判定矿物中含有稀土元素。中含有稀土元素。中含有稀土元素。

【技术实现步骤摘要】
一种利用阴极发光检测矿物中稀土元素的方法


[0001]本专利技术属于稀土资源勘探领域，具体涉及一种利用阴极发光检测矿物中稀土元素的方法。

技术介绍

[0002]稀土被誉为“工业维生素”，是世界上新材料工业、现代高科技产业和国防工业发展的重要战略性资源。轻稀土通常是指镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕七种稀土元素的总称。它们具有较低的原子序数和较小质量。轻稀土含量高，应用范围广，在稀土应用中占着举足轻重的作用。磷灰石是一种广泛存在于各类岩石和矿石中的副矿物，能够很好的记录所经历的地质过程，是进行热年代学和同位素示踪研究的理想矿物。磷灰石中可能会含有丰富的稀土元素，而含稀土元素的磷灰石是一种潜在的稀土资源。
[0003]阴极发光成像技术(CL)可以揭示矿物的晶体内部结构特征，能够反映当时特定的成因环境，因此阴极发光被广泛应用于矿物学中。
[0004]由于含稀土磷灰石的赋存状态及结构复杂，制约着工业生产对稀土的综合回收，因此如何快速准确判断矿物中是否含有稀土元素一直是本领域技术人员面临的技术难题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种利用阴极发光检测矿物中的稀土元素的方法，所述检测方法包括采用阴极发光成像技术对矿物进行分析；若图像中存在环带结构，则判定矿物中含有稀土元素。
[0006]作为优选方案，上述矿物为磷灰石；上述稀土元素为轻稀土元素，最优选稀土元素为镧和/或铈。
[0007]进一步地，判定矿物中含有稀土元素后采用扫描电镜和电子探针对矿物的组成元素进行定量分析；和/或，
[0008]判定矿物中含有稀土元素后采用透射电镜对矿物的微观结构和内部元素变化进行分析。
[0009]作为本专利技术的一种优选实施方案，所述检测方法包括：
[0010](1)采用阴极发光成像技术对磷灰石进行分析；若图像中存在环带结构，则轻稀土元素镧和/或铈分布在磷灰石的核部，磷灰石的边缘无轻稀土元素；
[0011](2)判定矿物中含有轻稀土元素后，采用扫描电镜和电子探针对磷灰石的组成元素进行定量分析；采用透射电镜对磷灰石的微观结构和内部元素变化进行分析。
[0012]本专利技术的检测方法能够快速准确检测矿物中的稀土元素；此外，对矿石所在地区的稀土找矿线索具有重要启示意义。
附图说明
[0013]图1是有环带结构磷灰石的阴极发光图像。
[0014]图2是磷灰石电子探针数据对数元素面扫描图。
[0015]图3是环带状磷灰石背散射图像(BSE)和阴极发光图像(CL)及线性分析位置示意图。
[0016]图4是环带状磷灰石线性分析(从边缘
‑
核部
‑
边缘)各元素分布图。
[0017]图5是磷灰石透射电镜化学元素分布图。
[0018]图6是磷灰石电子衍射图。
具体实施方式
[0019]以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。具体实施过程中，如未有特定说明，所采用的技术方法是本领域技术人员通过常规技术方法和文献提供方法能够实现的；所采用的材料和设备均可以通过商业合法途径获取。
[0020]作为本专利技术的一种优选实施方案，包括以下步骤：
[0021](1)采集样品，制作薄片，通过显微镜下观察鉴定，详细描述磷灰石的结构特征。通过阴极发光特征的分析，观察阴极发光图像所揭示磷灰石的内部环带结构和形态特征以及薄片中磷灰石的晶体取向特点。
[0022](2)磷灰石成分测试。使用扫描电镜和电子探针对磷灰石的组成元素进行定量分析，研究磷灰石中元素组成的相关性，来判断可能发生的耦合替代关系。结合阴极发光图像的环带结构，分析具有典型环带结构的磷灰石核部和边部的元素分布特征。
[0023](3)磷灰石的透射电镜分析。透射电镜(TEM)是从纳米(10
‑9)的级别用于地球科学的研究，由于磷灰石在阴极发光下有明显的环带结构，并在磷灰石内部会出现独居石包裹体，在磷灰石内与独居石有交代作用，为了探究该种类型的磷灰石的结构是否发生变化，以及磷灰石内部化学成分是否发生变化，故采用透射电镜这种技术来分析磷灰石的微观结构和内部元素的变化。
[0024]实施例1含有稀土元素的磷灰石阴极发光图像
[0025]由附图1可以看到，在条带状矿石中磷灰石在阴极发光下呈环带状，主要表现为核部较亮，边缘较暗，其与稀土矿物的富集有密切的关系。
[0026]实施例2电子探针分析
[0027]为了探究元素在磷灰石中的分布规律，特用电子探针进行元素分析。
[0028]磷灰石电子探针面扫描显示：对于La、Ce、Nd、Si在磷灰石中的含量很低，电子探针元素数据分布图不明显，特对所有元素含量取对数做出元素面分布图(图2)。其分析结果显示La、Ce、Cl、Si的核部明显要高于边缘，磷灰石和稀土矿物之间有相互反应和转换的过程。
[0029]实施例3扫描电镜分析
[0030]为了进一步分析环状磷灰石的核部和边缘的元素部分(图3)，用TESCAN VEGA3扫描电镜进行线性分析，电压20KV，电流16nA，数据处理软件为Oxford Instruments Aztec 3.0，采用黄铜矿为标样，其相应的分析结果见附图4。
[0031]实施例4透射电镜分析
[0032]由于在磷灰石内包含有独居石颗粒，并磷灰石在CL中有明显的环带结构，在磷灰石中会有侵蚀交代的独居石，为了探究该种类型的磷灰石的结构是否发生变化，以及磷灰石内部化学成分是否发生变化，故采用透射电镜这种技术来分析磷灰石的微观结构和内部
元素的变化。
[0033]磷灰石透射电镜分析显示：磷灰石的HAADF图像中(图5)可以看到有白色的斑点，通过元素分析可得，其主要由Nd、Ce、Y、Si引起的，也就是说这种环带状结构的磷灰石内部比较明亮的部分主要Nd、Ce、Y等稀土元素的富集而引起。通过透射电镜得到磷灰石的电子衍射图(图6)，分析后为磷灰石的电子衍射数据。在磷灰石中富含有Nd、Ce、Y等稀土元素，但磷灰石的原子结构本身并未改变。
[0034]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本专利技术作了详尽的描述，但在本专利技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本专利技术的基础上所做的这些修改或改进，均属于本专利技术要求保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：采用阴极发光成像技术对矿物进行分析；若图像中存在环带结构，则判定矿物中含有稀土元素。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述矿物为磷灰石。3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述稀土元素为轻稀土元素。4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述轻稀土元素为镧和/或铈。5.根据权利要求1～4中任一项所述的检测方法，其特征在于，判定矿物中含有稀土元素后，所述检测方法还包括：采用扫描电镜和电子探针对矿物的组成元素进行定量分析。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利岗，王自国，宁树正，王飞跃，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局勘查研究总院，
类型：发明
国别省市：