X
تبلیغات
اکتشاف معدن زمین شناسی اقتصادی(لاهیجان) - روش ها و دستگاه های تجزیه نمونه های ژئوشیمیایی

اکتشاف معدن زمین شناسی اقتصادی(لاهیجان)

وبلاگ فارغ التحصیلان اکتشاف معدن و زمین شناسی اقتصادی دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان

روش ها و دستگاه های بسیار زیادی برای اندازه گیری انواع مواد آلی و معدنی وجود دارد که در اینجا فقط به نام تعدادی از آنها که در اکتشافات ژئوشیمیایی کاربرد دارد، اشاره می شود. این روش ها را می توان به دو گروه روش های سنتی و نوین تقسیم کرد. روش های سنتی شامل روش هایی مانند وزن سنجی و حجم سنجی است که معمولأ برای اندازه گیری عناصر اصلی نمونه های جامد، مایع و گاز استفاده می شود.

روش های نوین شامل روش های دستگاهی است که برای اندازه گیری عناصر اصلی ، فرعی و نادر به کار می رود. دستگاه های مورد استفاده می تواند نظیر کروماتوگرافی گازی (GC)، فتومتر شعله ای(FP)، فلوئورسانی پرتومجهول(XRF)،طیف سنجی جذب اتمی(AAS)، طیف سنجی جرمی(MS)، طیف سنجی جرمی نشری(EMS)، طیف سنجی جرمی با روش زوج پلاسمای القائی(ICP-MS)، طیف سنجی جرمی به روش ریق سازی ایزوتوپی(IDMS)، طیف سنجی جرمی به روش منبع جرقه(SSMS)، دستگاه تجزیه کننده به روش تحریک پرتو گاما(INAA,GAA,RNAA) باشد. امروزه انواع متعددی از این دستگاه های تجزیه کنندهمانند طیف سنج جرمی کروماتوگرافی گازی (GC-MS) وجود دارد که برای موارد خاص به کار می رود. بدین ترتیب که معمولأ روش کروماتوگرافی برای اندازه گیری گازها به کار می رود. ولی در این دستگاه نمونه خاک و سنگ را ابتدا تحت تاثیر حرارت زیاد، به صورت گاز در می آورند و سپس با طیف سنج جرمی عناصر آن را با دقت زیاد اندازه گیری می کنند. عناصری که به راحتی به وسیله برخی از دستگاه های تجزیه شیمیایی قابل اندازه گیری است، در جدول شماره دو نشان داده شده است. نکته مهم اینست که قبل از کاربرد این دستگاه ها در اکثر موارد باید نمونه ها را به صورت محلول در آورد تا قابل اندازه گیری باشند. روش های اصلی آماده سازی نمونه ها و تبدیل آن ها به صورت محلول در زیر توضیح داده می شود.

روش های آماده سازی نمونه ها و تبدیل آنها به محلول :

معمولأ ترکیب زئوشیمیایی نمونه ها را یا  در اسید حل می کنند و یا به صورت سالم و دست نخورده با دستگاه های تجزیه اندازه گیری می کنند. در روش انحلال و تلاشی، نمونه ا را با اسید یا باز و گاهی با ذوب کردن و سوزاندن به همراه کمک ذوب ها متلاشی می کنند و آن ها را به صورت محلول درمی آورند و عناصر مورد نظرآنها را با روش های مختلف اندازه می گیرند. درروش انحلال نمونه، از اسید هایی مانند فسفریک (H3PO4)، اسید سولفوریک (H2SO4)، اسید نیتریک (HNO3)، اسید فلوئوریدریک (HF)،اسید کلریدریک (HCL)، پروکسید هیدروژن (H2O2)، هیدروکسید پتاسیم (KOH) و هیدروکسید سدیم (NaOH) برای متلاشی کردن نمونه های استفاده می شود. در روش ذوب نمونه ها را با استفاده از کمک ذوب هایی مانند متابورات لیتیم (LiBO2.2H2O)، پیروفسفات سدیم (Na4P2O7.3H2O)، پیروفسفات پتاسیم (K4P2O7.3H2O)، پروکسید سدیم (Na2O2) ، کربنات سدیم (Na2CO3) ، کربنات پتاسیم (K2CO3)، هیدروکسید پتاسیم (KOH) و هیدروکسید سدیم ( NaOH) تخریب می کنند. مثلأ برای تجزیه سیلیکات ها از کربنات سدیم و پتاسیم، برای تجزیه کرومیت ها از پروکسید سدیم، برای تجزیه بوکسیت و آلونیت از هیدروکسید سدیم استفاده می شود. پس از ذوب، نمونه را با اسید و یا حتی آب  به صورت محلول درمی آورند و با دستگاه های تجزیه، عناصر مورد نظر را اندازه گیری می کنند. با توجه به خاصیت خورندگی و انحلال کمک ذوب ها باید نمونه ها را در بوته های مناسب قرار داد. مثلأ برای کمک ذوب های KOH , NAOH از بوته هایی با جنس فلز نیکل، برای کمک ذوب Na2O2 از بوته با جنس نیکل یا نقره و برای بقیه کمک ذوب ها می توان از بوته پلاتینی استفاده کرد. در روش سوزاندن نمونه ها، ابتدا نمونه را می سوزانند و به خاکستر تبدیل می کنند و انگاه خاکستر را به روش انحلال با اسید- باز یا روش مستقیم، با دستگاه مناسب تجزیه شیمیایی می کنند. این روش بیشتر برای اندازه گیری ترکیب زئوشیمیایی گیاهان و ذغالسنگ به کار میرود. پس از انحلال و تخریب نمونه، ترکیب شیمیایی آن را با روش هایی مانند وزن سنجی، حجم سنجی، رنگ سنجی (کلریمتری)، الکتروشیمیایی و یا با استفاده از دستگاه هایی مانند جذب اتمی، طیف نگار نشری، طیف نگار جرمی و ... اندازه گیری می کنند.

در روش مستقیم، نمونه را فقط به صورت پودر در می آورند و نیازی به انحلال، ذوب و یا سوزاندن نیست و دستگاه هایی مانند فلوئورسانی پرتو مجهول (XRF) و ریز ردیاب به کار می رود.

منابع خطا در تجزیه های شیمیایی :

یکی از مسائل اساسی در تجزیه نمونه های ژئوشیمیایی توجه به منابع خطا در تجزیه های شیمیایی است. دلایل ایجاد خطا معمولأ شامل آلودگی، قیاس با استاندارد ها، تداخل منحنی های دستگاه و خطای اندازه گیری است. آلودگی یکی از منابع اصلی خطاست و می تواند به هنگام نمونه برداری، خرد کردن و آسیاب کردن نمونه و اماده سازی و انحلال نمونه با محلول های معرف اتفاق بیافتد. در هنگام نمونه برداری باید توجه کرد که نمونه از مناطق غیر آلوده برداشته شود. در هنگام خرد کردن و آسیاب کردن نمونه ها باید از ظروف تمیز استفاده کرد و ابزارهایی به کار برد که سختی آن از سختی نمونه ها بیشتر باشد. در اینصورت بخش هایی از گلوله های آسیاب و یا هاون خراشیده و سبب آلودگی نمونه می شود. در مراحل مختلف انحلال نمونه با اسید یا بازهای متعدد باید به آلودگی نمونه ها توجه کامل کرد. یکی از اتفاقات خطا ساز، اشتباه کردن شماره نمونه ها در طی این مراحل است. توجه به این مسئله به خصوص اگر تعداد نمونه ها زیاد باشد، بسیار مهم است. مقایسه با استاندارد یکی دیگر از منابع خطاست. معمولأ به هنگام تجزیه شیمیایی نمونه ها، اندازه گیری غلظت عناصر با دستگاه ها بر اساس مقایسه با یک استاندارد شناخته شده انجام می گیرد. حال اگر این استاندارد ها اشکال داشته باشند، در اندازه گیری ها نیزنتایج اشتباه به دست خواهند آمد. خطای ناشی از تداخل منحنی ها در دستگاه هایی مهم است که دو یا چند عنصر را با هم اندازه گیری می کنند. در این صورت منحنی های ایجاد شده توسط دستگاه، ممکن است با هم همپوشی داشته باشند و همدیگر را حذف کنند. دقت در اندازه گیری نیزیکی دیگر از عوامل ایجاد خطاست. این مطلب نیاز به توضیح اضافی ندارد، زیرا دقت در استفاده درست از دستگاه می تواند میزان خطا را به حداقل کاهش دهد.

میزان دقت در تجزیه شیمیایی نمونه ها :

اطلاع از میزان دقت تجزیه شیمیایی نمونه ها اهمیت زیادی دادر. معمولأ در اکتشافات ژئوشیمیایی با مقایسه نسبی غلظت عناصر به تشخیص وجود ناهنجاری از یک یا چند عنصر اقدام می شود. برای اطلاع از میزان دقت دستگاه های تجزیه کننده، معمولأ تعدادی نمونه تکراری به ازمایشگاه می فرستند. برای جلوگیری از عدد سازی آزمایشگاه هانمونه های تکراری را با کد های محرمانه تحویل آزمایشگاه می دهند. معمولأ به ازای هر 15 10 نمونه، یک نمونه تکراری ( حدود 15 10 درصد) انتخاب می شود. اما به دلیل محدودیت های اقتصادی گاهی این نسبت به 40 30 می رسد.

برای آگاهی از میزان دقت داده های آماری به دست امده، با توجه به نتایج حاصل، از نمونه های تکراری از محاسبات آماری یا نمودارهای شاخصی نظیر" نمودار کنترلی تامسون" استفاده می شود.

در نمودار کنترلی تامسون، در محور افقی مقادیر لگاریتمی میانگین و در محور عمودی قدر مطلق تفاضل دو اندازه گیری  تکراری را رسم می کنند. در صورتیکه 90 درصد داده های به دست آمده خطایی کمتر از 10 درصد داشته باشند، از دقت قابل اعتمادی برخوردارند. روش محاسبه آماری میزان خطای نسبی (RE) به این صورت است . به این منظور، ابتدا پراش تجزیه نمونه ها با فرمول زیر محاسبه می شود:

V = π/4[Σ(X1-X2)/n]2

در این فرمول V پراش، X1 اندازه گیری اول، X2 مقدار اندازه گیری دوم و n تعداد زوج نمونه های تکراری است. سپس فاصله اطمینان (CI) مربوط به تجزیه نمونه ها و معمولأ در سطح اعتماد 95 درصد با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود :

CI %95 = 1/96 * S

در این فرمول S میزان انحراف معیار هر عنصر و 96/1 مقدار عددی فاصله اطمینان 95 درصد است. آنگاه خطای نسبی به صورت زیر محاسبه می شود.

RE = CI/ X  *100

در این فرمول  CIفاصله اطمینان هر عنصر و X مقدار میانگین همان عنصر است. علاوه بر خطای نسبی که مبین توزیع هر متغیر است، می توان خطای استاندارد (SE) عناصر را نیز محاسبه کرد. این نوع خطا بیانگر دامنه تغییرات مقدار میانگین عناصر است. خطای استاندارد به دو صورت زیر محاسبه می شود:

RE = CI/√n

با محاسبه این خطا ها می توان میزان دقت تجزیه شیمیایی نمونه ها را به دست آورد و آنگاه نسبت به پردازش، ارائه و تفسیر داده های به دست آمده پرداخت.

منبع : روش های مرسوم در اکتشافات ژئوشیمیایی (محمد یزدی، 1381).

 

+ نوشته شده در  سه شنبه چهاردهم مهر 1388ساعت 19:0  توسط هومن حاجی کریمی  |