地礦實驗室樣品測試中的質量管理研究

任崇才

（新疆礦產實驗研究所，新疆 烏魯木齊 830000）

從社會經濟層面上分析，地礦測試對于國家礦產資源的儲量計算能夠形成有效的數據支持，對推動社會經濟發展有積極意義，同時，地礦測試分析對于礦物開發、冶煉等工作也有積極意義。

1 地礦實驗室樣品測試方法

1.1 極譜法

極譜法的特點是投資少，運行成本偏低，在分析化學領域易于推廣。尤其是在某些極譜催化波系統中具有很高的選擇性和靈敏度，因此廣泛應用于醫藥、食品和冶金方面。與傳統測定方法相比，極譜法的應用優勢在于實驗檢測結果的精準度比較高，整個實驗流程耗時較短，可以提高工作效率，在第一時間對土壤當中的鎢元素含量及質量進行判斷。極譜法的基本應用原理是：試料經堿熔分解，熱水提取，鐵、鈦、鈷、鎳等元素呈氫氧化物沉淀與鎢分離，在硫酸氯酸鉀苯羥乙酸辛可寧底液中，鎢產生靈敏的極譜催化波，峰電位約為-0.76V，鎢含量在0.02μg/mL ～0.06μg/mL，峰高與濃度呈線性關系。因此，通常技術人員可以通過繪制曲線圖的方式，判斷影響鎢元素質量的原因，為人們使用這種元素進行相關產品的制作提供數據支持。其利用的方法較為簡便，分析所需要的成本較低。不經分離富集，在此體系中極譜法連測，優化實驗條件，從而能更好的測出鉑的含量。該方法準確度和精密度較好，且簡單操作，成本又低，可以進行推廣。

1.2 分光光度法

在電感耦合等離子體法測定元素含量之前，分光光度法是測定元素含量的常用方法，它是一種基于對光的選擇性吸收的分析方法。其優點是設備簡單易操作，適應性強，使用范圍廣，因此分光光度法適用于測定野外中元素的快速分析方法。能夠快速分析貴金屬元素的研究方面。在聚四氟乙烯容器中用鹽酸-氯酸鉀-氯化鈉-氟化氫氨在常溫常壓下密閉分解樣品，用琉基棉富集鉑，電爐加熱灰化處理后采用萃取比色法快速測定了樣品中的金屬元素。此方法可以不需要實驗室內大型試驗設備及較好的條件，在簡單的條件下，采用目視比色法可以快速測定元素的含量，但比色法的精度不高。

1.3 電感耦合等離子體原子發射光譜法

電感耦合等離子體原子發射光譜法（（ICP-AES）是目前測定元素含量的方法中發展較快且應用較廣的。電感耦合等離子體原子發射光譜法現已廣泛應用于土壤、合金等樣品中鉑的測定。該方法利用被激發的氣體原子或離子發射的特征光譜，以感應耦合等離子體作為原子發射光譜，來確定元素的組成和含量。在測定銅冶煉煙灰中元素含量時，考慮銅冶煉煙灰中成份較為復雜，所以采用火試金富集，在王水介質中用電感耦合等離子體發射光譜儀測定銅冶煉煙灰中鉑。在一項研究中所用的方法較為簡便、快速準確，能有效地滿足銅冶煉系統產生的煙灰中鉑和把的日常檢測分析。在測定石油化工廢舊催化劑中鉑的含量中，以低濃度硫酸為介質，用標準曲線法進行樣品分析，測得元素含量與回收金屬含量相吻合，所用該分析方法測定廢舊催化劑中的鉑含量方法較為實用和方便。

1.4 電感耦合等離子體質譜法

電感耦合等離子體質譜法是一種比電感耦合等離子體原子發射光譜法具有更高的精密度的一種方法，但設備價格要比后者貴。它還具有動態線性范圍寬、檢測限低，譜線較為簡單、抗干擾的特點。經常與不同的樣品前處理及富集技術相結合，成為痕量、超痕量貴金屬元素分析的工具。20 世紀80 年代后期，在國外就有了報道，近二十多年來更是發展飛速。

1.5 熒光光譜法

X 射線熒光光譜法被用于各個行業領域，比如環境監測、生物制品檢測以及易學分析等等，但是其最常用的是巖礦分析中的金屬元素的檢測。在巖礦分析中采用X 光熒光光譜法檢測的時候，應該首先對樣品進行定性分析，接著開始檢測試驗，然后依據檢測成分，再進一步進行定量分析。該方法以四硼酸鋰-偏硼酸鋰為混合溶劑，對混合液的預氧化溫度、時間，稀釋比，熔融溫度與時間等進行嚴格的控制，將二氧化硅作為玻璃化試劑、溴化鋰溶液作為脫模劑，該檢測方法滿足精礦快速分析的要求。

2 地礦實驗室樣品測試——以金的測定為例

2.1 樣品加工方法

金在自然界含量極低，主要以自然金存在且分布極不均勻，能和銀、銅和鉑族元素形成合金，也可以和銻形成化合物。自然金具有高度的延展性，不易進一步被粉碎，含有明金的地質樣品，樣品加工制備的代表性和均勻性難以保證，致使最終分析結果的重現性差，且分析結果嚴重偏低，即使增加分析次數也難獲得正確的結果。

多數實驗室對樣品加工采用穎式破碎機粗碎一對輥機中碎一磨盤細碎一棒磨機細碎工藝，由于金與共生礦物硬度相差大，造成金破碎不完全，在相關的研究中，學者們在硬度低的巖石樣品中加入助磨劑——石英，將樣品研磨充分，達到了很好的效果。還有一些學者用圓銼棒磨法對礦石樣品進行處理、研磨，大大提高了樣品的均勻性，并使得樣品具有很高的代表性。

2.2 樣品前處理

含金地質樣品中常伴有干擾元素，如硫，砷，有機質等影響金的分解富集，樣品分解需要預處理，目前廣泛采用焙燒法除去這些干擾元素，采用兩階段焙燒法，將要分析的樣品置于馬弗爐中，先升溫至450℃，保溫1h，使樣品中的金屬砷化物分解，揮發除去砷和部分硫、碳，再繼續加溫至800℃，保溫2h，使黃鐵礦等金屬硫化物分解，揮發除去硫和碳，使樣品中的砷、硫、碳等雜質的含量降到最低。

2.3 樣品分解

金礦樣品分解過程中常用的有火試金法、堿熔融法、酸分解法。但火試金法存在試劑用量大，成本高，空白高等缺點；堿熔融法取樣量小，不具有代表性。酸分解法具有空白值低、操作簡便、成本低廉、不需要特殊設備等特點，是目前溶解金元素較為常用的方法。

王水的溶解能力很強，是金和金礦最好的溶劑。王水的作用主要是鹽酸和硝酸反應所產生的新生態的氯具有極強的氧化能力，加速了試樣的分解，是測定金報道最多的方法，在地球化學勘查中發揮了重要作用。此外逆王水也有很強的氧化能力，適用于含鉛試樣的分解。

2.4 酸-氧化劑分解方法

在鹽酸中加入適當的氧化劑，如過氧化氫、氯酸鉀、溴水等后，由于這些氧化劑和鹽酸作用生成新生態氯，即能溶解金。趙延慶等認為在王水中加入1m1 溴水可以使金全部被氧化，劉軍等采用大體積高壓密閉罐分別以鹽酸-過氧化氫-氯酸鉀和王水為消解體系，將實驗方法應用于地球化學一級標準物質中金的測定，結果與認定值相符。

2.5 樣品分離富集方法

對于性質不同的礦石樣品，為了獲得更高的檢測精度，應該使用不同的分離富集方法，一般比較常見的活性炭吸附法和泡塑吸附法。

2.5.1 活性炭吸附

活性炭具有疏松多孔，比表面積較大等特性，是優良的吸附劑吸附，吸附機理普遍分為物理吸附和化學吸附。物理吸附主要來自于范德華力;化學吸附是由于活性炭在酸性介質中吸附氫離子而帶正電荷，從而吸附貴金屬絡陰離子。

活性炭質量的好壞，對金的吸附有很大的影響。郭林中等對活性炭進行了硝酸改性處理，金的回收率能達到96.6%～99.1，精密度最好。劉先國等在活性炭吸附過程中加入氯化亞錫，采用動靜態相結合的吸附方式對化探樣品中的金，回收率達到90%以上。

2.5.2 泡塑吸附

泡沫塑料在金屬的富集中比較常用，該方法的原理尚有待更深入的研究，根據目前的研究結果，該方法主要利用氨基離子的交換作用和極性基團的吸附作用，但這并不影響它的應用。泡塑大多采用聚氨酯型泡塑，也可以用聚氨醚泡塑。

泡塑吸附操作簡單，相對于活性炭吸附更容易使用，活性炭吸附時，一般需要將吸附柱沖洗多次，將其表面的雜質清洗干凈，而泡沫吸附一般沖洗兩到三次即可。除此之外，泡塑價格低廉，取材容易，并且現階段市場銷售的聚氨酯泡沫只需要稍微處理一下就可以直接使用，非常方便。由于泡塑吸附金后易于無臭灰化或者被硫服解脫，現已成為測定巖石礦物中金的重要手段。

將泡塑預處理后可增加其吸附性能，將聚氨酯泡沫塑料用5%NaOH 溶液浸泡60min，再用10%HCl 溶液浸泡120min 預處理后，吸附測定金礦石國家標準物質，測定值與標準值基本一致。聚氨酯泡沫塑料在無水乙醇中最佳浸泡時間為4h，該方法金回收率在95%以上，用載炭泡塑吸附金，用ICP-OES 測定金量，實現了載炭泡塑對金的振蕩吸附，吸附率高，對共存元素的抗干擾能力強，對低含量和高含量的樣品均有較高的準確度，采用負載二苯硫服聚氨酯泡塑同時分離富集痕量金，對國家標準物質中金檢測結果與標準值基本相符。

2.6 樣品測試方法

地質樣品經分解，富集，吸附后制成的金溶液可以根據其含量高低選用合適的儀器測試，常用的有分光光度計比色法，原子吸收光譜法，電感藕合等離子體發射光譜法。

2.6.1 分光光度比色法

分光光度法，依據朗伯-比爾定律，通過測定元素在某一波長或者波長范圍內的吸光度進行元素的測定。硫代米蚩酮是光度法測定金中應用最廣、靈敏度較高的顯色劑，它與Au+形成配合物可直接測定，也可用有機溶劑萃取后測定，此外孔雀綠和結晶紫也是金的靈敏的顯色劑，但比色法常用到有機試劑，一方面對環境造成污染，另一方面損害檢測人員身體健康，且萃取時間長，勞動強度大，不適合大批量操作。

2.6.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法由于其儀器結構簡單、操作簡便、易于掌握、價格便宜、分析速度快、耗費低、選擇性好、精密度高等優點，在冶金、地質、化工、醫藥、刑偵和食品衛生等領域得到了廣泛應用。地質樣品經分解，富集，吸附后制成的金溶液可以直接用原子吸收法測量，測試時由于加熱方式及不同分為石墨爐原子吸收光譜法和火焰原子吸收光譜法，其中常量金用火焰原子吸收法測量，痕量金用石墨爐原子吸收法測量。

2.6.3 電感耦合等離子體發射光譜法

金的地質樣品經分解，富集，吸附解吸附后也可以選擇電感藕合等離子體發射光譜法測量，此方法對金的分析性能好、檢出限低、線性范圍寬，可以用一條校準曲線分析較寬濃度范圍的試樣，對于含量較低的元素測定，可以提高檢測精度，對于含量較高的樣品，不需要對其進行稀釋操作，比較適合用在含量跨度達4 個數量級的金礦石樣品的檢測。但是其儀器本身價格昂貴且耗材高，一般在滿足測量條件下選用其他儀器代替。

3 結語

地礦測試工作作為地球科學研究的關鍵性工作，在當前技術水平與技術環境下已經得到了較好的技術升級與更新。為了能夠提高測試結果準確性，從地質樣品的加工，預處理，分解，分離富集方法和儀器測試的各個方面，巖礦測試工作者們一直在研究更加先進的檢測技術。在檢測過程中，應該從樣品的處理、檢測方法的選擇等多個方面，對檢測質量進行嚴格的控制，提高檢測效率與檢測精度。