分光光度法在巖礦元素測試的應用研究

方芳(江西省地質調查研究院，江西 南昌 330000)

0 引言

分光光度法是通過測試被測物質樣本中某未知化學元素在特定的可見光或紅外光波長范圍內的吸收度，進而對該物質樣本中被測化學元素進行定性和定量分析的一種方法。這一方法在我國發展起步較晚，在實際巖礦測試運用中仍存在較多問題，技術人員專業能力不強、分光光度技術不夠完善、數據處理系統不先進等問題，導致分光光度法在實際巖礦測試數據中所反映出的信息不準確，進而影響到巖礦資源的正確評估與開發工作。對此，要想提高巖礦資源的開采質量，需要解決礦產資源精細化分類的難題，即充分使用分光光度法對礦產元素進行精確分析，提升分光光度法的現有技術水平，保障巖礦測試的準確度和精細度。

1 分光光度法的特點

隨著我國礦產開發技術的不斷純熟與完善，要求所開采出的礦產資源更加精細，為避免資源浪費現象發生，開始運用分光光度法進行巖礦測試。這一方式具有靈敏度高、操作簡便、快速準確的特點，能夠通過對該巖礦中所含有的微量化學元素數據進行判定，通過確定有效巖礦的微量化學元素或物質，將該微量元素溶解在特殊容器中進行分光光度計測試，便可直觀地觀察到該微量元素在巖礦中的分布規律及占有總量，然后利用技術分析結果可進一步分析該巖礦中對應的微量元素的具體含量、純度、性質，為之后巖礦勘察做好前提基礎工作，確保之后開采工作的順利高效。

1.1 靈敏度高

分光光度法測試物質的最低濃度時，通常能夠研究到0.001%的微量成分，這一成果所運用的原理不僅在液體中能夠適用，在固體成分測試中同樣能夠達到同樣效果，可見我國當前分光光度法的滲透空間十分廣泛。技術人員如果事先對被測物質成分進行深入分析，分光光度法就會對巖礦中的微量元素及時進行性質判定，進而通過該技術分析和數據信息的運用，對該微量元素的實際運用方向進行指引，從而最大程度利用礦產資源，實現科學規劃和合理開采礦產的目的。由此可見，分光光度法具有識別度強、靈敏度高的優勢[1]。

1.2 操作簡便

巖礦測試主要指在巖礦開采前期對所勘探的區域進行物質與微量化學元素的綜合性測試工作。在這一工作中，利用分光光度法可將巖礦內物質特性和實際含量進行準確分析，幫助后續開采工作創造便利條件。隨著我國分光光度技術的不斷完善，在實際工作中，分光光度法的運用越來越方便快捷，技術人員可運用簡單的操作技術完成較為復雜的工作流程，比如可運用遠程測試系統，對巖礦測試中的光束吸收與波長吸收區域進行準確判定，進而顯示重要的信息數據，最大程度節省了人力物力財力資源。

3）燃油。原油集輸大站加熱爐燃油量消耗由2007年的7648 t降至2017年的378 t，2016年數據為1072 t，同比減少燃油694 t，累計減少原油50 698 t，按采油三廠2017年噸油操作費1098元計算，減少燃油費用5567萬元。

1.3 快速準確

通兵法，擅謀略，謝星對抗北方異族時，師華年擔任軍師職務，出謀劃策。這一役之后，武功全廢，歸隱山林，頗受江湖眾人敬仰。

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2 分光光度法的具體類別

可見分光光度法是在190～760nm波長范圍內測定物質吸光度的方法，主要負責雜質鑒別、雜質檢查與雜質測定工作。當光穿過被測物質溶液時，物質對光的吸收程度會隨著光波長短的變化而變化。因此，要想測定物質在不同波長處的吸光度，可運用這種可見分光光度法，具體就是對物質進行定性測試與定量測試，并繪制物質的吸收光度與波長的關系圖，從關系圖中進一步分析出被測物質的吸收光譜，然后確定物質最大吸收波長λmax和最小波長λmin，最終全面掌握物質在吸收光譜中的結構相關特征。這一方法在運用過程中操作簡單、準確度高，是分光光度法中使用較多的一種方法[3]。

2.1 可見分光光度法

分光光度法主要以光束的波長來進行測量方法的分類。光束波長可以分為紫外波長區、可見光區與紅外波長區，其中紫外波長區的波長較短，只能映射到200～400nm這一范圍的光束區域，可見光區的波長范圍則較長，在400～760nm范圍內都屬于光束范圍，而紅外波長區的波段為2.5～25μm之間。分光光度法就是針對這三個光束波長進行具體的測量。當前，許多巖礦測試單位都已開始使用分光光度法進行巖礦勘探，測試人員深入到巖礦環境中后，通過采集巖礦樣本，提取其中的微量化學元素，然后直接將微量元素溶解到特殊容器中進行測試，對巖礦中微量化學元素的具體含量及相應占有量進行深入分析，從而更為完整地獲得開采現場的巖礦相關數據。這一系列工作流程的開展，能夠為后續巖礦采集工作起到安全保障與排除隱患的作用，使采礦活動在一定范圍內得到有效實施。在分光光度法使用過程中，可見分光光度法和紅外分光光度法是較為常見且應用較多的兩種方法。

2.2 紅外分光光度法

紅外分光光度法的原理是當化學物質的分子吸收并產生波長光能之后，會引起分子振動和轉動能級躍遷變化，其所產生的吸收光譜區域一般在2.5～25μm之間，這一區域范圍成為紅外分子吸收光譜，簡稱為紅外光譜。技術人員利用所產生的紅外光譜對巖礦測試范圍內的物質進行定性分析或定量測試，由于物質分子剛開始時發生振動和轉動能級躍遷所需的能量較低，幾乎所有的有機化合物在紅外光區內都有吸收，因而難以對巖礦物質中的微量元素進行準確分析，這時候就需根據分子中不同光能團，在物質分子發生振動和轉動能級躍遷時進行能量區分，利用產生的吸收光譜鑒定其不同波長位置，進而將不同強度的定量檢測數據進行分離，提煉出對巖礦物質準確分析的紅外光區，其中吸收強度是定量檢測的主要依據。紅外分光光度法這一方式可應用于分子結構的基礎研究層面，包括測試分子鍵長、鍵角、分析分子立體結構等，還可用于化學組成結構分析，比如化合物的定性定量分析。當前這一方法應用最為廣泛的是對未知毒物的結構分解、純度鑒定等工作內容。紅外分光光度法最大的缺點就是靈敏度沒有可見分光光度法的靈敏度高，不適宜對物質中的微量元素進行成分測試，必須要求樣品純化。若要將其應用于巖礦測試工作中，需進一步完善其運用特點，克服靈敏度低的缺點，使其發揮更大作用。

在面對肉眼無法識別的微量化學元素時，分光光度法可發揮其重要作用，它能夠通過微觀光束的吸收波長判定微量元素的化學與物理特性，為其作出全面分析與確定，同時也能夠完善我國巖礦中微量元素的數據庫。我國分光光度技術因其快速準確的特性，在當今社會已不僅運用于巖礦測試領域，在醫學、科研等領域均有涉及，比如針對醫學中一些特殊病例，應用分光光度進行測試，能夠準確確定癌變細胞的生物特性，從而提出有針對性的解決方案。據研究數據表明，通常分光光度法的相對誤差在2%～5%之間，雖然這一準確度相較于定性分析法與重量分析法較低，但就微量成本測算而言，準確度已經算較高水平[2]。

3 分光光度法在巖礦測試中的具體應用

巖礦測試工作是現代礦產開發工作中的重要前提準備活動，在執行巖礦測試時，技術人員需借助現有工具與技術手段，再三確認巖礦內部微量元素的含有量、純度、性質等內容，綜合運用各種方法對巖礦資源進行綜合評價與精細化測試，分光光度法便是其中一項重要使用方法。這一方法仍有諸多不足之處，但就目前已掌握的技術水平而言，基本能夠滿足巖礦測試工作以及物質勘探工作的需求。相關技術人員仍需不斷引進新的測試技術手段，注重調整相應技術資源，創新測試方法，降低數據測試工作中的消極影響，提升巖礦資源開發程度，具體到分光光度法的應用，則需要將技術理論與實際測試內容相融合，推動分光光度法的發展[4]。

第三，去產能調結構穩步推進,能源資源消耗強度大幅下降。通過供給側結構性改革,加大化解鋼鐵、煤炭等過剩產能和落后產能淘汰力度,從2013年至2017年,退出鋼鐵產能1.7億噸以上、煤炭產能8億噸。加強散煤治理,基本完成地級及以上城市建成區燃煤小鍋爐淘汰,71%的煤電機組實現超低排放。提高燃油品質,黃標車淘汰基本完成,新能源汽車累計推廣超過180萬輛。2017年清潔能源消費占比增加到20.8%,單位GDP能耗、水耗均下降20%以上,水電裝機容量、核電在建規模、太陽能集熱面積和風電裝機容量均居世界第一位。煤炭消費比重由2013年的67.4%下降到60.4%。

3.1 化學元素形態測試

化學元素形態分析測試是巖礦測試中較為常見的測試形式，主要通過觀察巖礦中的元素形態準確界定元素類別及開采方式。對巖礦內部蘊含的微量元素形態進行測試時，離不開分光光度法的運用。技術人員需靈活掌握先進技術的操作方式，通過觀察巖礦中的微量元素變化形態，繪制詳細的線性、圖表格式，創建計算機模擬統計數據，對數據進行分析整理，進而創建一個完善的資料庫，然后估算測試區域內微量元素在分光光度測試中的變化數據，從而提高巖礦測試效率。運用分光光度法對元素形態進行分析時，需進行樣本采集工作，并且進行專門研究，進而更好地完成巖礦測試工作。

3.2 現場實地測試

現場分析測試是實際巖礦測試中較為常見的測試形式，與其他測試形式相比，這一形式具有可靠性強的優勢。技術人員利用分光光度法對現場實地物質進行測試時，首先需要對區域內的地質情況進行全面研究，將周圍地質運動變化以及開采情況有個初步掌握，然后利用分光光度計在巖礦區域中完成測試，大致規劃所測量物質溶液的強區與弱區，最后在物質溶液分布的強區采集物質樣品，帶回化學實驗室進行進一步細致分析[5]。

3.3 化學實驗測試

對化學實驗數據分析測試時，技術人員還需運用化學實驗方式進行測試，通過反復運用顯色劑隱色反應機制，創建出一種純凈絡合物光度分析法，這一方法可有效解決分光光度法中存在的光束隱藏問題，使得測試范圍更寬、靈敏度更高、精確度更為細致。另外，在對分光光度技術運用時，技術人員在化學實驗過程進行中還需對物質的吸收光譜進行研究，利用新型熒光導數光譜對物質勘探區域進行全面分析，對物質微量元素含量較多的區域進行紫外線光源和可見光光源的區分，以此來提升巖礦分析的精確度。

4 結語

我國地質研究水平隨著科學技術的發展已經取得了明顯突破，分光光度法的運用，不僅提升了巖礦測試工作的精確度和工作效率，而且也全面推動了我國地質學發展水平。在今后巖礦測試工作實施中，技術人員需繼續研究該技術的運用與調控工作，確保巖礦測試信息數據的準確可靠。