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ICPAES测定汽车催化剂中Pt、Rd、Rh的干扰研究

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第28卷第5期2()()9年5月分析试验室Chi肥∞J0urrIal(订.如laJvsisLah)ratt)ryVoJ.28.No.52009—5ICP.AES测定汽车催化剂中Pt、Rd、Rh的干扰研究方卫,胡洁,赵云昆★,马媛(贵研铂业股份有限公司,昆明650106)摘要:对用ICP.AES法测定汽车尾气净化催化剂中的Pt、Rd、Rh存在的干扰问题进行了研究。发现催化剂中的载体成分和助剂成分对Pt、Rd、Rh的几条灵敏线均有不同程度的干扰,这些干扰基本分为基体干扰和光谱干扰。对于光谱干扰可选用不同谱线来消除干扰,而基体干扰可采用等效浓度差减法或基体匹配来扣除,也可采用标准加入法来进行测定。但这些方法均存在一定的局限性。关键词:ICP-AEs;汽车尾气净化催化剂;Pt、Rd、Rh;干扰中图分类号:0657.3文献标识码:A文章编号:1000-0r720(2009)05.086.c15汽车排放的尾气已成为主要的大气污染源,减少汽车尾气污染最有效的手段是安装汽车尾气净化催化剂。催化剂的主要组成包括载体(堇青石,组成为5Si02·2舢:q·2M90)、涂层(氧化铝、ce、zr、IJa等)及铂族金属(Pt、Pd和Rh),铂族金属是最主要的活性成分而且在催化剂构成成本中所占的比重较大。催化剂的类型有Pt、Pd、P【/Pd、Pt/Rh、Pd/Rh和Pt/Pd/Rh等,含量范围约0.00x~对汽车催化剂中贵金属含量测定的应用研究较少。相关研究主要为光度法、AAS法、ICP.AEs法等。李振亚怛1等用二苄基二硫代乙二酰胺.Ⅺ.抗坏血酸体系双波长分光光度法同时测定Pt、Pd、用2.巯基苯并噻唑.溴化亚锡萃取光度法测定Rh的光度法,由于测定过程中需要分别对Pt、Pd和Rh进行萃取分离后再进行测定,分析速度慢,不能满足快速测定的要求。而IcP.AES法虽然具有检出限低、精度高、线性范围宽、速度快等优点,但直接测定汽车催化剂中Pt、Pd和Rh也存在大量的干扰问题。本文就此进行了充分系统的研究,探讨了直接测定的可能性和现实性,获得了一些有用的研究结论,为下一步更好的开展ICP_AES相关测定研究具有重要的指导意义。l实验部分1.1仪器及试剂0.x%。目前使用较广泛的是三效催化剂(111脱.way—Ca切Jyst,简称1wc),它能有效地同时将cO、HC和NO;转化为无害的C02、H20和N2。催化剂的催化活性主要取决于分布在具有大表面积的催化剂载体中的贵金属元素(PI、Pd和Rh),而ce、La、Ba、zr等元素用于稳定、阻止烧结、提高储氧能力、改变催化活性等。准确测定Pt、Pd、Rh的含量,对控制催化剂的成本、保证催化性能,以及从失效催化剂中回收贵金属都具有重要的意义。国内外对催化剂中Pt、Rd、Rh的测定方法报道的很多,如Ⅺ珂、分光光度法、原子吸收法、IcP-AES、IcP—MS、GD.Ms等【I。J。但由于汽车催化剂组成的复杂性,国外多采用火试金等分离富郇tirm-5300DV双向观测全谱直读等离子体发射光谱仪(美国PE公司)。仪器工作条件:观察高度为等离子体上方15cm;等离子体(冷却气)流量为15Un血、辅助气流量为0.2uIIlin、雾化器流量为0.8UIllin;试样提升量1.5InUrIlin;输入功率为1300w;自动积分时间l—10s。重复测定次数2次。集方法进行预处理样品,再结合这些分析手段进行测定-10]。而国内由于汽车催化剂行业起步晚,收稿日期:2008一悼06;修订日期:2008一嘛27一86—作者简介:方卫(1965一),女,高级工程师;BⅡmil:枷@yaIloo.哪n.cn、yurIkImdlao@印ail.嗍万方数据在装卸搬运时有其特点及方法:物流装卸搬运的概念:物流装卸搬运是指在一定的区域内(通常指某一个物流结点,如车站、码头、仓库等,以改变物品的存放状态和位置为主要内容的活动。它是伴随输送和保管而产生的物流活动,是对运输、保管、包装、流通加工、配送等物流活动进行衔接的中间环节。

在整个物流活动中,如果强调存放状态的改变时,一般用“装卸”一词表示;如果强调空间位置改变时,常用“搬运”一词表示。物流的各环节和同一环节不同活动之间,都必须进行装卸搬运作业。所以杭州搬家公司就是来完成其作业的。正是装卸搬运活动把物流运动的各个阶段联结起来,成为连续的流动过程。

http://www.hzcjbanjia.com/HCl、阿q03、H202均为分析纯,水为二次蒸馏水。催化剂样品及催化剂空白载体(上了涂层料而尚未负载Pt】PdRh的堇青石蜂窝载体)均由昆明贵研催化剂有限公司提供。所用元素的标准储备液用99.95%以上的单质或化合物配制,质量浓度均为1.0mg/nlL、介质为HCl(1+9)溶液。1.2样品处理及测定称取1g(精确到0.0001g)催化剂管理样品或催化剂基体空白于聚四氟乙烯消化罐中,加入15ⅡlLHQ,3n1LH202,放入150℃的烘箱中溶解8h以上,取出冷却后,过滤入100-llL容量瓶中定容后,在选定仪器条件下,进行测定。2结果与讨论2.1干扰及测定谱线的选择2.1.1光谱干扰以堇青石为载体的汽车尾气净化催化剂中主要含Si、灿和Mg。样品经酸溶解处理后,硅几乎不溶解,溶液中主要含有大量的№、灿和少量Ce、zr、Fe、IJa、Ti等。这些大多为过渡族元素,在发射光谱中属多谱线元素,对Pt、Pd、Rh测定可能会存在大量的光谱干扰。本文考察了它们对Pt、Pd、Rh测定干扰情况,其中较典型的图lMg对Pt的光谱干扰№.1m印ecI捌蛐哪髓0fMg∞n实验发现:Pt299.79r7线和228.819线都受265.舛5线受Mg和ce的干214.423线几乎不受其它元素的光谱228.819线有一299.797和228.819线和340.458线受ce363.470线除受到zr的p,/(102u咖L)图2压对Pt的光谱干扰№.2’The掣妯咖缸em豫髓西zr∞pt图3ce对Pt的干扰№.3m即咖l缸e11『e眦0fCe蚰npz/(102u幽nL)图4乙对Pd的干扰m帮!ch咀inIe哦m雠0fzr衄m3暑三、包m删妇睡m麟西Ce∞蹦图5ce对Pd的干扰一87~光谱干扰如图l~图6所示。№.4Ce、zr的严重干扰;n扰,只有Pt干扰。此外,实验还发现Ni对Pt定的干扰,V对n265.945线也有少量的干扰;而Pd和Zr严重的光谱干扰;Pd隐.5万方数据汽车催化剂中较高的基体物浓度可能会对Pt、Pd、Rh的测定产生较高的基体效应。为证实这种情况产生,配制了载体和涂层基体质量浓度为O、2、5、8、lo叫mL的溶液,考察其对Pt、Pd、Rh测定的299.79r7砌线和ful343.489肿线未观察到基体效应影响外,其它所选的影响。实验表明,除PtPt、Pd、Rh谱线在基体浓度大于5nlg,mL时,均存在不同程度的基体效应。图6压对R}l的干扰因此,综合考虑到上述干扰因素,在对Pt、Pd、Rh进行直接测定时可选择的谱线非常有限,一般为Pt214.423咖和Pd248.892硼,而Rh几乎严重干扰外,还受到载气氩的严重光谱干扰。另外还发现Pd248.892线受Fe、V和Cr的轻微干扰;Rh343.489线除受到ce的严重干扰和少量Zr的干扰外,还受到灿、Fe、ce、zr、Mn等元素不同程度的干扰。Rh233.477线受Ba233.527的严重干扰和Ce、zr、Ti、Cr、Ni、Mn等元素不同程度的的干扰。2.1.2无合适的谱线可选择。2.2直接测定法选择了两个比较有代表性的nPd二元(编号为DG0802)和PuPdRh三元(编号为DG0803)废催化剂管理样进行溶解后,在上述的仪器条件下直接进行测定。从表l和表2可以看出:样品溶液不经任何处理直接进行测定,所得结果与参考值之间存在很大的误差,尤其是Pd和Rh的。而且对不同的样品都无法选择一条固定的波长来进行测定。可见用直接测定法测定汽车催化剂中贵金属含量不能获得满意的结果。基体效应考察了HCl和唧Q介质对Pt、Pd、Rh元素的影响。结果表明,随着酸度的增加,各元素的强度都会逐渐下降,而且唧03介质比Hcl介质下降的更快。因此,为使测量准确,标准与测试液的介质浓度要基本保持一致。此外,1'曲.111le硎缸0fPt。N。妯iⅡ棚bcataI蝉detenI面eddi嗽tlybylCP-AEs表1直接测定结果(rn∥l【g)2.3标准加入法选择DG.0802和DG0803进行标准加入法测定。取4个25mL的容量瓶,分别加入样品溶液15nlL和相应的Pt、Pd、Rh标准溶液,用HCl(1+9)定容至25nlL。4份溶液中Pt、Pd、Rh最终质量浓度均为0、l、3、8倒—IlL,在选定的仪器条件下进行测定。结果列于表2。一88一万方数据第28卷第5期2009年5月西ine¥eJ彻一ofAnaJysisIox)ratory分析试验室v01.28.№.52009—5T曲.21k桃ofn。N.助tlI删h∞脚y瓯由晒删蚵恤嘲枷蝴出6伽删蛐耐裹2标准加入法测定结果(硝—nLl从以上结果可以看出,采用标准加入法并没有得到很理想的结果,特别是对含量较低的Rh。与直接进行测定的结果差不多。因此,采用标准加入法也不能准确的测定汽车催化剂中的贵金属含量。2.4等效浓度差减法等效浓度差减法能有效的扣除光谱干扰和基体效应。它的原理与基体匹配法类似,但比基体匹配法相对简单些。采用与被测试样相同成分和含量的空白基体进行扣除:准确称取等量催化剂空白载体和用空白载体自制的催化剂,溶解处理后在上述选定仪器条件下测定,通过扣除催化剂空白载体来计算Pt、Pd、Rh的含量,并与光度法测定结果进行比较。见表3。结果表明,用等效浓度差减法来扣除相应的空白催化剂测定值后,能很好的满足催化剂中Pt、表3等效浓度差减法与光度法结果对比(mg/l【g)T出.3o聊唧I—娜0f岫聘奠l№0fPt,N.Rh缸叫协哪-a噼w躯山蛐n醯删by岫eq岬v薯岫m伽“阿岫锄metb硼删印∞臼q出瞳讲耻灯ysPd、鼬的准确测定。如果被测试样与空白载体成分不完全相同时,采用等效浓度差减法来扣除干扰的情况如表4。表4被测试样与空白载体组成不完全相同时.催化剂试样的测定结果(tn∥l【g)T曲.4’№胡缸0f出胁吐bIank∞纽Iy髓’m曲恤s加the锄聊出0f嘲I啦由表4可见,试样扣除Al值的测法结果较接近参考值,而扣除A2值的测定结果除Pd较接近参考值外,Pt和Rh相差很远。这是由于空白基体和基体效应是不同的,因而产生的等效浓度值也不相同。因此,此方法对成分含量不清楚且又找不到相应基体空白的催化剂样品不适用。对于基体匹配法也是同样的道理。l与2在成分上有所差异,它们所产生的光谱干扰一89—万方数据3结论通过详细讨论ICP_AES在直接测定汽车尾气净化催化剂中Pt、Rd、Rh存在的基体效应和光谱干扰问题,发现所选择的较灵敏的谱线大都受到不同程度的光谱干扰和基体干扰。选择出的Pt的催化剂样品不适用。参考文献[1]RFe巾6n妇耻,M啪,F‰U舭teod以.AIlalal唧.200l,74(21):4563[2]李振亚,马嫒,洪英.贵金属,200l,22(2):28[3]魏笑峰,詹瑛瑛,俞秀金等.福洲大学学报(自然科学版),20cr7,35(1):126214.42姗线和Pd248.89衄线虽然几乎没有光343.镐9线虽不受基体干扰但又存在光谱干扰,谱干扰,但却受基体干扰。n299.79r7线和Rh所以在用ICP-AEs法直接测定催化剂中Pt、Pd、Rh时,几乎难有合适的谱线可供选择。光谱干扰和基体效应双重问题使得直接法或标准加入法测定催化剂中P£、Pd、Rh均不能获得满意的结果。采用等效浓度差减的方法,对不同基体的催化剂均可采用同一套纯的标准溶液,不需在标液中加入基体进行匹配,虽然方法简便,[4]F瑚kMPe唧baker,MB帅1erDen咖.A耐Spec叻,[5]b瑚A鼬印啪,Re砌ng咖Hear,l,‰㈧ck.JAIlalAl200l,55(4):504spec咖,删,19:1244[7]脚eM.J川At沁咖,1997,ll:1195D[6]ESBeary,PJPaul9朗.AnalChem,1995,67:3193[8]李云,王丽琼,曾庆轩.化学研究与应用,2003,15(5):712[9]李天瑞,李华.湖南冶金,1996,24(4):55快速,但只适用于能提供相应载体空白的样品。对基体组成成分不清楚且又找不到相应载体空白[10]S曲waterⅣh吨CoⅡ甲龇可,sRMAc-99Lotl,2000S呐蚰胡礅of锄州fe代嘁加批珊龇ofPt、P:d、弛in删10I舯bne例蛐by翮^『G耽i,删肛,Z厶M0h盼砌’龃d肥4地口,l(Sino-Plat洒岫Metalsshiy蛐Ili,2009,28(5):86—90Ab{面隅m:ICfLAESmethodh脑been诵delyusedButlesssystematicdjscussionspectralcanICP.AEsco.工厢.,K岫ming650106),Fen妇was百venonabouttIlet11eRh咖tents血aut讲nobilee)【11austc删yst.conlpl既inted.ereneec砌ng硒mmatrix.Thiswo虫sur咖衄rizedthetodete枷nePt,Pd觚dinte如rence卸dInaiJ讧e任&tavoi小耐byordete肌in撕on0fP【,PdaJldRhbyICP-AES.,11lespectIalinte疵rencescon。beusingdiⅡ.e陀ntspectn删line,andtheiIlted’erencemab奴canbesubtractedbytheequi词entcentrationmat而【matchingme山od.Thes酬a—additionmethodc锄be印pljedtothedirectdete邝面nationofPt,I)d觚dIul.Ho、代ver,thewod【sshow山attlleth脱metllodshavece蹦n蜥tations∞tIle删ysisofcataJysts;Pt,Pd,Rh;Inte彘咖cePI,Pd∞dRhKe舢:ICP-AEs;Aut0H曲ile幽pu蜥ngbyICP.AES。一90—万方数据ICP-AES测定汽车催化剂中Pt、Rd、Rh的干扰研究

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

方卫, 胡洁, 赵云昆, 马媛, FANG Wei, HU Jie, ZHAO Yun-kun, MA Yuan贵研铂业股份有限公司,昆明,650106分析试验室

CHINESE JOURNAL OF ANALYSIS LABORATORY2009,28(5)0次

1.R Fernández-Ruiz.M Furió.F CabelloGalisteo 查看详情 2001(21)2.李振亚.马媛.洪英 查看详情[期刊论文]-贵金属 2001(02)3.魏笑峰.詹瑛瑛.俞秀金 查看详情 2007(01)

4.Frank M Pennebaker.M Bonner Denton 查看详情 2001(04)5.Lorna A Simpson.Reddington Hearn.Tim Catterick 查看详情 20046.E S Beary.P J Paulsen 查看详情 19957.Wayne D M 查看详情 1997

8.李云.王丽琼.曾庆轩 查看详情[期刊论文]-化学研究与应用 2003(05)9.李天瑞.李华 查看详情 1996(04)

10.Stillwater Mining Company SRM AC-99 Lot 1 2000

1.学位论文 马媛 铂族金属分离富集及测定技术研究 2009

铂族元素包括铂、钯、铑、铱、锇、钌,它们在地壳中的含量甚微,但是重要性却早已为世人关注。它们具有独特的物理和化学性质,被喻为“现代工业中的维生素”。在科技飞速发展的今天,铂族金属的应用越来越广泛,例如用于汽车尾气净化催化剂中、石油精炼催化剂中等,但是可供开采的矿产资源却日渐枯竭,在生产和使用过程中产生的二次资源物料成为人们关注的焦点。准确测定其中铂、钯、铑、铱等铂族元素的含量有着重要的意义。由于二次资源物料的复杂性,及铂族金属电子构型的特点及有关的化学性质,使得这些元素的定量分析非常困难。高灵敏度的测定方法和特效的分离富集技术相结合是大家研究的热点。此外,铂族金属对一些氧化还原反应具有较强的催化能力,因此灵敏度较高的催化光度法在铂族金属的测定中有着特殊的重要性。
  

本论文在对铂族金属二次资源物料的样品溶解技术、分离富集技术与分析测定技术进行了介绍的基础上,对含铂、钯、铑、铱二次资源物料的样品溶解、分离富集与ICP-AES测定方法进行了研究,同时还建立了一个测定铱和一个测定铑的催化动力学光度法。具体内容如下:
  

1、采用碲共沉淀分离富集铂、钯、铑、铱,建立了一个测定二次资源物料中的铂、钯、铑、铱的ICP-AES法。包括:(1)详细研究了ICP-AES法测定铂族元素时相互间的光谱干扰情况和酸对测定的影响,利用多谱线选择的方法,确定了铂、钯、铑、铱的分析线,建立了一个测定铂、钯、铑、铱的ICP-AES法。该方法的测定范围对Pt、Pd、Rh、Ir均为0.001%~1%,检出限分别为0.054μg/mL、0.025μg/mL、0.010μg/mL、0.030μg/mL,精密度(RSD)均在5.0%以内。(2)详细研究了氯化亚锡-碲共沉淀分离体系富集铂、钯、铑、铱的操作条件,包括氯化亚锡的用量、碲的用量、酸度和温度等,考察了十六种共存元素对氯化亚锡-碲共沉淀分离体系的干扰,初步探讨了共沉淀的机理。在优化的条件下,二次资源物料中铂、钯、铑、铱的共沉淀回收率均大于95%,能够满足二次资源物料的分析要求。(3)研究了酸溶法和碱熔法对含有铂、钯、铑、铱二次资源物料的溶样效果,优化了酸溶法和碱熔法的溶样条件,首次发现,通过对碱熔法得到的样品溶液进行氧化预处理,可以大幅度提高样品中铱的测定回收率。
  

2、依据Ir(IV)在磷酸介质中能催化KIO4氧化一个新试剂:二安替比林-(3,4-亚甲二氧基)苯基甲烷(DADPM)的显色反应,建立了一个测定Ir(IV)的催化动力学光度法。优化了反应条件,测定了反应的动力学参数,验证了方法的应用性。结果表明,在磷酸介质和90±0.5℃的温度下反应15min,催化反应体系与非催化反应体系的吸光度差值(△A)与Ir(IV)的浓度在0.05~0.60μg/25mL范围内具有良好的线性关系,方法的检出限(按3Sb/k计算)为1.02×10-6g/L,除Cr(VI)、V(V)和Ce(IV)有严重干扰外,等量的大部分常见金属离子包括贵金属离子不干扰测定。将该方法用于岩矿和冶金产品中痕量铱的测定,得到了满意的结果。与文献报道的大部分测定铱的催化光度法相比,本方法的特点是灵敏度较高,选择性尤其是对其它贵金属离子的选择性好。
  

3、在H2SO4介质和Tween-80存在下,Rh(Ⅲ)对KIO4氧化一个新试剂:5-(4-氯苯基偶氮)-8-苯磺酰胺喹啉(CPBSQ)的褪色反应具有催化作用,建立了一个测定铑的催化褪色光度法。在选定的条件下,方法对铑测定的线性范围为0.1~1.75μg/25mL,检出限(按3Sb/k计算)为2.4×10-6g/L,且等量的大部分常见金属离子包括部分贵金属离子不干扰测定,能用于岩矿和冶金产品中痕量铑的测定。该法的特点是线性范围较宽、灵敏度较高。

2.学位论文 夏庆霖 “三联式”成矿预测理论在非传统矿产资源评价中的应用——以滇东地区沉积建造中铂族元素(PGE)资源潜力评价为例 2006

铂族元素(PGE)因其贵重稀少和在分布上的极不均匀性,以及在航空航天、汽车、电子、制药、珠宝等领域需求的不断增加,而造成了铂族资源严重紧缺和国际矿业市场上供求矛盾异常紧张,为此北美不得不开始从报废汽车尾气净化剂中回收铂金属。近年来,我国的铂族资源年消耗量高居全球第二,其中,我国首饰铂消费自2000年超过日本位居世界第一以后,已经连续多年保持这种迅猛增长的势头;而国内汽车工业的快速发展,又将进一步拉动汽车尾气净化催化剂铂消费这个巨大的市场,所以,就我国而言铂族资源形势更为严峻,虽有金川、金宝山等超大型含铂铜镍矿床,但铂族元素是呈铜镍的伴生组分产出,且品位较低。国内大量铂族金属需求尚依赖于进口,对产生影响。自然而然,铂族金属也就成为近年来世界矿产勘查的一个新热点,如2002年铂族金属投资为1.04亿美元,占世界非燃料固体矿产勘查投资的6.0%,比2001年增长52.9%;2003年铂族金属勘查投资继续升温,达到1.31亿美元,较2002年又增长26%。由于勘查经费和项目的增加,促使了一批具有工业意义铂族金属矿床被发现。总的说来,为缓解铂族资源紧缺所带来的压力,当前无非有两条路可走:一是加大境内外与基性超基性岩有关的铂族资源的风险勘探力度,二是开展非传统(非常规)类型的铂族资源(如黑色页岩型铂族矿床等)的评价研究。近二十年来,黑色岩系中PGE、Au等贵金属研究一度成为热点,并取得了大量研究成果。我国一方面铂族资源如此紧缺,另一方面在华南、等地黑色岩系分布又如此广泛,如果有一天能在黑色岩系。PGE勘查评价中取得突破的话,无疑将具有十分深远的理论及

现实意义。

本文研究以国土资源部“九五”科技重点项目“新型矿产资源评价研究”的“黑色页岩建造中铂族元素(PGE)资源评价基础研究”课题、国土资源大调查技术方法类项目“矿产资源潜力快速评价技术”、地质过程与矿产资源国家重点实验室开放基金“滇东地区富有机质沉积建造铂钯资源潜力评价”等科研项目为依托,在“三联式”定量成矿预测理论的指导下,紧密围绕非传统铂族资源这个主题,以滇东地区富有机质岩系中铂族潜在资源为例,探索矿产勘查新理论、新方法在非传统矿产资源预测评价中的应用。作者从东川姑海、落雪人站石和大风口、待补糯租、沾益得泽和热水、会泽大井、卡郎、大坪子、冒天水、曲靖土基冲、越州燎浒等地典型富有机质岩系剖面采集了黑色页岩、黑色碳质泥岩和粉砂岩,以及煤等样品100件,磨制、鉴定光片43片,并在武汉综合岩矿测试中心定量分析了Pt、Pd、Au(C-OES),Ag、B(OES),As、Sb(AF),Cu、Zn、Co、Ni、v(ICP-AES),Pb、Cr、

SiO<,2>、CaO、MgO、Al<,2>O<,3>(XRF),w、Mo(极谱),U(激光荧光光度法),C<,有><,机>(溶量法)等22种元素。此外,利用滇东地区1:20万水系沉积物地球化学填图的副样按1件样/km<'2>进行重新组合,共计1031件样品(约6.7万km<'2>),在云南省地勘局岩矿测试中心定量分析了Pt、Pd两种元素(C-OES);并对化探异常区进一步提取水系沉积物副样按1件样/16km<'2>进行重新组样分析,共计1159件样品(约2万km<'2>),在武汉综合岩矿测试中心进行了Pt、Pd测试(C-OES)。

在大量研究的基础上,本文提出了影响铂族资源勘查的两大科学问题,即(1)铂族元素成矿高富集性与成矿环境广泛性问题,陆壳中各种地质体铂族元素的含量极低,即使是Bushveld、Sudbury、Stillwater、金川等世界著名含铂岩体,其Pt、Pd含量也都小于10g/g,Pt和Pd的富集系数高达7500,另一方面PGE成矿环境又具有广泛性,内生、外生及叠加作用和地外事件等都造成PGE的富集。成矿高富集性与成矿环境广泛性对立统一。除充分考虑地球物质组成的不均匀性外,要重视非传统铂族资源新类型的认知与发现;(2)铂族元素成矿多样性与稀缺性问题,过去人们曾片面地认为凡是铂族矿床都与基性、超基性岩有关,然而随着铂族元素热液成因学说的兴起,以及20世纪90年代与镁铁岩、超镁铁岩无明显联系的工业铂族金属矿化新类型在世界各地不同的地质环境中相继被发现,铂族元素成矿多样性与稀缺性对立统一,故在找矿思路上必须冲破铂族元素的成矿专属性的长期禁锢。

结合上述科学问题,以及叠加成矿信息分解和弱信息提取等找矿难题,本文以GIS为手段,以地质工作为基础,通过野外地质研究与分析测试、空问信息技术相结合的研究方法,建立了滇东地区非传统铂族资源评价数据库,整理和编制了大量专业图件,并在前人研究成果基础上,对比研究了下寒武统筇竹寺组与湘黔地区牛蹄塘组黑色岩系,提出下寒武统梅树村组划分方案;并应用地质异常时—空演化模型对研究区致矿地质异常进行了初步分析,总结了区域成矿多样性,运用矿床编码技术对矿床谱系进行了分析;在1∶250万比例尺下,采用无模型预测方法,定量圈定出与沉积建造有关的PGE成矿可能地段22处,其中,A级成矿可能地段8个、B级成矿可能地段5个、C级成矿可能地段9个;进一步在1∶50万比例尺下,对成矿可能地段较为集中的易门—澄江以北、武定—安宁以东地区,利用证据权法定量圈定出与沉积建造有关的PGE找矿可行地段28个,其中,A级找矿可行地段12个,B级找矿可行地段12个,C级找矿可行地段4个。

通过本文研究,得到以下一些结论和认识:

1.地质异常是具有时空结构的物质实体,我们今天所见到的地质异常是漫长地质历史演化中各种地质事件多次叠加、复合、改造的结果。要提高找矿精度,就必须从中分解和提取相关的致矿信息。正是基于此,本文提出了致矿地质异常时空—模型,结合研究区重大地质事件,通过对各地质历史时期的岩相古地理、构造、地球物理与深部地质异常、矿产等的研究,运用岩相岩性组合熵,成功探索了与沉积建造有关的致矿地质异常的演化特征。 2.研究区包括富有机质岩系在内的沉积建造在成矿环境、成矿时代、矿种及矿化类型、成矿条件和控矿因素等方面均表现出明显的多样性特征,通过对中元古界昆阳群、下寒武统梅树村组和筇竹寺组、上泥盆统宰格组和中侏罗统砂溪庙组黑色岩系,以及下石炭统万寿山组、下二叠统梁山组、上二叠统宣威组、上三叠统须家河组和上新统含煤岩系等典型地层剖面的矿相学和地球化学研究发现,筇竹寺组、宣威组和万寿山组等富有机质岩系Pt、Pd含量较高(Pt+Pd平均含量分别为8.35ηg/g、7.86ηg/g和5.35ηg/g,分别为陆壳丰度的10.4倍、9.8倍和6.7倍),而黑色碳质页岩、黑色碳质粉砂岩和黑色碳质泥岩等岩石类型相对富Pt、Pd(Pt+Pd平均含量分别为6.97ηg/g、4.79ηg/g和4.02ηg/g,分别为陆壳丰度的8.7倍、6倍和5倍):从成矿环境等因素分析,中元古界昆阳群黑色岩系与俄罗斯干谷具有一定相似之处,而筇竹寺组黑色岩系与华南下寒武统牛蹄塘组具有可比性。

3.受生物基因图谱的启示,本文建立了一套简便实用的编码规则,将矿种、矿源、成矿作用、成因类型、成矿时间、赋矿地质体、含(控)矿构造、矿床规模、成矿环境、矿体形态、矿石类型等矿床地质特征的定性描述,利用编码的方式转换为数字代码和图谱,再通过数字代码和图谱进行矿床的对比、统计和谱系分析等研究,具有便于存储和运算、可视性较好等优点。

4.利用研究区1∶20万水系沉积物地球化学填图的副样进行重新组合分析,结合S-A分形滤波研究,得到—系列Pt、Pd地球化学异常,并将这些异常分为四种主要类型:①与中元古宙昆阳群黑色岩系有关的PGE异常;②与下寒武统黑色岩系有关的PGE异常;③与二叠纪峨眉山玄武岩有关的PGE异常:④与其它沉积建造(如上泥盆统、下石炭统、二叠系、下三叠统、中侏罗统和上新统的富有机质岩系)有关的PGE异常。

5.基于GIS技术的地、物、化、遥多源信息获取、处理和分析,大大地提高了资源评价的效率和精度。空间分析及统计使我们从纯粹的多元统计发展到了对地学信息空问结构及其相关性的探讨。文中在“三联式”成矿预测理论指导下的,基于多源信息提取的PGE找矿远景区(成矿可能地段、找矿可行地段)可以作为更大比例尺寻找与沉积建造有关的非传统铂族资源的参考。

综上所述,“三联式”定量成矿预测理论技术是研究非传统矿产资源评价的有效武器,一是因为是新类型的矿产资源,必定没有现成的模型可依,以“求异”为基础的地质异常就大有用武之地;二是因为复杂性和多样性是矿产资源子系统的本质特性,非传统铂族矿化产出时代与地质环境的多样性,要求在勘查评价中决不能墨守成规。将地质异常一成矿多样性一矿床谱系有机关联与一体化研究的“三联式”矿产预测评价理论和方法,可望能弥补常规地质学“相似类比”无法解决“新”与“未知”矿床类型预测的理论缺陷。这如Jan Palava所说:“PGE在非常规环境中的产出,促进了非常规勘查概念的发展。”通过本文的研究,我们也深刻地认识到树立全新资源观和探索、研究适宜于非传统PGE资源找矿预测的新理论、新方法的重要性。如能进一步查明非传统PGE资源致矿地质异常的内在规律,总结非传统PGE资源成矿多样性基本特征,揭示非传统PGE资源的时一空一因关联性与矿床谱系效应,建立适用于地学研究定量化、数字化的“三联式”矿产资源综合预测评价的新理论和新方法。该项研究将是一个长期而又艰巨的过程,需要我们执着和不懈地努力、探索,因为认知和发现非传统矿产资源已成为当代地球科学的一项新使命。

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下载时间:2011年1月28日

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