單次融樣檢測地質(zhì)礦物中的多種元素研究

曾豪杰，祝建國，陳世炎，劉 宇

（1.國土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心，甘肅 蘭州 730050；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部獸用藥物創(chuàng)制重點(diǎn)實驗室/甘肅省新獸藥工程重點(diǎn)實驗室，甘肅 蘭州 730050）

地質(zhì)礦物中，通常含有多種金屬，是及其重要的資源，被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)、冶金提取等工業(yè)生產(chǎn)中。地質(zhì)礦物的礦石中每種元素都有其重要領(lǐng)域的應(yīng)用價值，因此測定出礦石樣品的成分含量，對于以后的開采具有重要的價值和意義。地質(zhì)礦物從勘探到開采需要耗費(fèi)大量的人力物力成本，地質(zhì)礦物的元素含量檢測又是其中的重要環(huán)節(jié)，在此情形下，如何保證地質(zhì)礦物的檢測準(zhǔn)確而精簡環(huán)節(jié)成為了重要議題。在以往的標(biāo)準(zhǔn)下，要對樣品進(jìn)行多次檢測，通常能夠保證在檢測時不被干擾，更有利于實驗結(jié)果的穩(wěn)定可靠。但礦物樣品中通常要檢測多種元素，這就導(dǎo)致了檢測流程的漫長。因此需要一種簡便且準(zhǔn)確的檢測方式進(jìn)行檢測。某礦區(qū)礦藏儲量為170.2t，礦區(qū)含有多種價值元素且含量豐富，礦區(qū)已被開采多年，對于礦區(qū)的礦品元素含量記載較為精確，因此選擇該礦區(qū)的礦石樣品作為實驗對象。

1 對象與方法

1.1 礦產(chǎn)研究流程

在使用單次融樣檢測方法研究地質(zhì)礦物時，由于不能夠確定實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此需要收集以往的研究成果，將以往研究成果中的元素含量與單次融樣檢測結(jié)果進(jìn)行對比，如果不存在差異性或差異性較小，則認(rèn)為單次融樣檢測結(jié)果有效。完整的地質(zhì)礦物研究流程圖如下[1]：

由圖1所示，以以往的研究資料中礦石樣品的元素含量作為標(biāo)準(zhǔn)，使用單次融樣檢測法檢測元素的種類與含量。以往的檢測需要進(jìn)行多次重復(fù)實驗，確定元素的種類后，再對元素含量進(jìn)行檢測；單次融樣檢測法能夠在只檢驗一次的情況下，將元素種類與含量同時進(jìn)行檢測。并以前人的研究成果作為標(biāo)準(zhǔn)來驗證。

圖1 地質(zhì)礦物研究流程圖

1.2 準(zhǔn)備樣品并預(yù)測結(jié)果

樣品取自某礦區(qū)礦體溶洞中，共24件，取自不同的勘探位置，巖性主要為氧化銅礦，呈孔雀石形式以及鉛鋅銅氧化礦。該礦區(qū)礦體的巖層為經(jīng)過高度風(fēng)化后蝕變的粘土沉積物或泥巖、白云巖等。在白云巖底部或泥巖中并沒有發(fā)現(xiàn)原生的硫化銅出現(xiàn)。鉛鋅礦化主要以碳酸鹽礦物形式、孔雀石、藍(lán)銅礦、白鉛礦、菱鋅礦的形式出現(xiàn)。根據(jù)資料可得，檢測樣本的礦樣粒度為600±25μm，銅元素的含量為67.1%；銅元素大多數(shù)情況以孔雀石的形式存在，數(shù)值大約為81%，剩余15%的銅元素以高鐵高錳的氧化物形式存在，最后的4%銅元素以10μm的硫化銅形式，分散在粗粒脈石當(dāng)中。脈石通常由二氧化硅、白云石、針鐵礦、赤鐵礦、華石、高嶺土等組成。因此推測樣品中存在元素Pb、Zn、Cu、Fe、Mn、Ca六種元素。

2 檢測結(jié)果分析

使用單次融樣檢測法，將實驗樣品烘烤至100攝氏度，每種樣品選取0.001g，方別放置于250ml的乙烯燒杯中，加入蒸餾水浸潤后，加熱使樣品溶解，在溶解的過程當(dāng)中加入5ml的鹽酸溶液。之后在樣品完全溶解后，將溫度提升至150℃，將樣品完全蒸干并加入1:1的硝酸溶液15ml，待燒杯內(nèi)壁的元素充分溶解到硝酸溶液后，倒入容量瓶中，加入蒸餾水得到待檢測的溶液。對24塊樣品的Pb、Zn、Cu、Fe、Mn、Ca六種元素進(jìn)行檢測[2]，檢測結(jié)果如表1所示。

表1 單次融樣檢測匯總表

由表1可知礦石樣品中每種元素的含量匯總，共24份樣品每種樣品分別檢驗Pb、Zn、Cu、Fe、Mn、Ca元素，此種方法下，只需要檢測24＊1=24次，即能完成全部樣品的全部元素檢測。對于樣品而言，實驗結(jié)果能夠證明礦產(chǎn)樣品中含有Pb、Zn、Cu、Fe、Mn、Ca六種元素。根據(jù)以往的資料，以Cu為例，樣品中檢測元素ppm分別為852、889、1132、882、846、798、690、840、1061、1355、1736、788、2855、2587、2478、1530、1211、1243、881、940、890、872、848、8651，檢測結(jié)果的相對偏差度集中在-0.1%～2.5%之間，則認(rèn)為單次融樣檢測結(jié)果有效。檢測結(jié)果對于Pb元素累積偏差度為0.8%、Zn元素累積偏差度為1.33%、Fe元素累積偏差度為0.08%、Mn元素累積偏差度為0.21%，測試結(jié)果同樣可行[3]。

3 結(jié)束語

使用單次融樣檢測方法，能夠?qū)悠分械脑胤N類實現(xiàn)精確檢測，且元素含量的累積偏差度可以忽略不計。在單次融樣檢測的方法下，同時減少了人力以及物力成本，這種檢測方法對研究地質(zhì)礦物中的多種元素操作更加簡便；由于只進(jìn)行一次實驗，分析結(jié)果更為精準(zhǔn)。但是由于實驗可以選擇的樣品數(shù)量較少，僅選用了24塊樣品作測試，實驗結(jié)果可能存在局限性；同時用于進(jìn)行實驗的樣品可能存在污染的情況，對于實驗結(jié)果依然構(gòu)成影響。不同地區(qū)的礦石元素含量以及種類都會因為地區(qū)的差異而有所不同，單次融樣檢測的方法也不可能運(yùn)用到所有地區(qū)的礦石樣品檢測中。