[发明专利]一种基于聚类分析的铀矿石产地分类方法

权利要求书

1.一种基于聚类分析的铀矿石产地分类方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)采集m个铀矿石样品，进行预处理，得到各铀矿石样品溶液；

(2)采用电感耦合等离子体质谱仪分别测量m个铀矿石样品中稀土元素含量；

(3)采用热表面电离质谱仪分别测量m个铀矿石样品中的同位素¹³⁸Ce和¹⁴⁰Ce的比值；

(4)根据各铀矿石样品的稀土元素含量、同位素¹³⁸Ce和¹⁴⁰Ce的比值，进行聚类分析，将铀矿石样品按照产地来源进行分类；其中，步骤(4)具体包括：

步骤(4.1)以14种稀土元素含量、同位素¹³⁸Ce和¹⁴⁰Ce的比值作为聚类分析输入量，按照预先定义的距离计算方法计算得到各铀矿石样品两两之间的距离，并做无量纲化处理；

步骤(4.2)把两两样品之间距离的最大值按某一比例换算为相应的相对距离，其余样品之间距离均按该比例换算成相应的相对距离；

步骤(4.3)根据换算后的各样品间相对距离，用线条连接相邻样品，绘制分类树状图；

步骤(4.4)根据所需分类数，确定分类距离，并对铀矿石样品进行产地分类。

2.根据权利要求1所述的基于聚类分析的铀矿石产地分类方法，其特征在于：所述的步骤(4.1)中，所述的预先定义的距离计算方法为平方Euclidean距离法。

3.根据权利要求1所述的基于聚类分析的铀矿石产地分类方法，其特征在于：所述的步骤(4.2)中，所述的两两样品之间距离的最大值对应的相对距离设为25。

4.根据权利要求1所述的基于聚类分析的铀矿石产地分类方法，其特征在于：步骤(1)具体包括以下步骤：

步骤(1.1)使用球状研磨机将铀矿石样品研磨成颗粒均匀的粉末；

步骤(1.2)称取铀矿石粉末样品置于聚四氟乙烯烧杯中；

步骤(1.3)消解：聚四氟乙烯烧杯中依次加入HNO₃、HF和HClO₄，并将烧杯在电热板上加热，保持一定时间；

步骤(1.4)待样品溶液完全蒸干后，利用浓HNO₃进行溶解；

步骤(1.5)多次重复操作步骤(1.4)，直至溶解完全；

步骤(1.6)待样品溶液再次蒸干后，再用HCl、H₃BO₃的混合酸再次溶解，得到铀矿石样品溶液。

5.根据权利要求4所述的基于聚类分析的铀矿石产地分类方法，其特征在于：所述的步骤(1.3)中，所述的HNO₃浓度为15mol/L。

6.根据权利要求4所述的基于聚类分析的铀矿石产地分类方法，其特征在于：所述的步骤(1.3)中，所述的HF浓度为20mol/L。

7.根据权利要求4所述的基于聚类分析的铀矿石产地分类方法，其特征在于：所述的步骤(1.3)中，所述的HClO₄浓度为12.4mol/L。

8.根据权利要求4所述的基于聚类分析的铀矿石产地分类方法，其特征在于：所述的步骤(1.3)中，所述的H₃BO₃浓度为0.5mol/L。

9.根据权利要求1所述的基于聚类分析的铀矿石产地分类方法，其特征在于：所述的步骤(3)采用热表面电离质谱仪测量铀矿石样品中的Ce同位素比值，具体包括以下步骤：

步骤(3.1)使用微量移液器将样品溶液涂在铼带灯丝中央；

步骤(3.2)将涂样后的灯丝装入离子源中，加热灯丝，采用中心法拉第杯接收待测离子，并调整其离子流峰形及峰中心；

步骤(3.3)调整热表面电离质谱仪电子透镜的聚焦参数，慢速加热灯丝，得到稳定且较强的¹³⁸Ce⁺和¹⁴⁰Ce⁺离子流强度；

步骤(3.4)当离子源真空度达到一定值时，获取¹³⁸Ce和¹⁴⁰Ce的比值，即获得Ce同位素比值。