巖石礦物分析中微波能分解法的運用研究

吳甲

摘要：隨著我國經濟的不斷發展，采礦行業也得到了突飛猛進的發展，使得我國的生產領域提供了大量的可利用的空間，這一切的發展都離不開科學技術的支持與發展。在巖石礦物中，各種的化學成分和元素含量的分析方法，不只是為開采礦山提供了理論依據，也是為礦物開采的工作提供了很大的幫助。本文將對目前化學分析中的微波能分析法做出相應的論述。

關鍵詞：微波能；加熱分解；巖礦分析

在現在的化學分析的過程中，將多元素進行快速分析一直是一個難以突破的難點。在經過各國的科研人員的探索實驗研究中，發現用原子發射、吸收的方法對多元素的快速分析的效果的十分明顯的。可是這種分析的方法還存在一些弊端，主要表現在：試驗中的試液制備的時間過長、分解的過程較慢，在一些比較難溶的試樣進行分解，會導致操作變得更加的復雜，不僅如此，還會消耗更長的試驗時間，從而導致其試驗效率降低。因此，就需要一種有效且高速的加熱方法來代替現有的加熱方式，由此來加快分解實驗試劑。為了突破這種加熱的方式，研究出一種新型的微波能加熱快速分解的新型技術，這種新型的加熱技術主要是運用在敞口系統中的，它可以實現微波加熱和熱壓分解相結合。微波能加熱的優點是，受熱后內外是一起加熱，其速度快，熱能利用率高。

本文就針對微波能分解巖石、礦物在化學分析中的應用進行一些簡單的闡述。

1.微波能分解試樣反應原理

在化學分析的過程中，為了使得分解的試樣能同一時間進行化學反應，就必須加入化學溶劑。這就和傳統的加熱反應的方法有些不同，微波加熱是一種更加快速和有效的加熱分解的方式，產生這種反應的原因是，待分解試樣的微粒和溶劑之間的良好接觸使得微波加熱可以快速溶解，在局部微粒上產生的熱量促使微粒劈裂，從而促進化學反應。除此之外，加熱后的酸或水與介電微粒產生一定的反應，產生較大的溫差，由此產生強烈的熱流傳遞，不僅如此，還攪動著例子表面的薄層，使得表面不斷的暴露在溶液中，從而加速了分解的過程，達到快速分解的目的。因此，從分解試樣的角度而言，微波能的加熱不僅可以內外同時進行分解，還可以起到促進分解的作用，由此來提升快速分解的效率。

2.微波能加熱過程中存在的問題

微波能加熱雖然是一種新型的加熱分解技術，但是從實際而言，還存在這一定問題，本文將對微波能加熱過程中容易出現的問題進行簡單的闡述。

在化學分析的過程中，國際上很多抵用的微波加熱都是市場銷售的微波爐，因為其價錢比較便宜，購買也比較方便。但是提供分析應用的微波爐硬件低MDS-siD型微波熱壓裝置。在使用這種微波爐的時候，應注意避免酸霧的腐蝕，因為在加熱的過程中，如果出現微波輻射的泄露，會導致操作人員的人身安全受到威脅。爐內腔材料的選取，應選用可以防止酸性腐蝕的材料以及可以承受快速加熱的冷卻的能力，這類材料可選用蹦硅酸鹽玻璃箱、酸霧氣體洗滌器等作為裝置設備。使用時應注意微波爐存在熱點產生的不平衡，盡可能避免在空的環境中操作，不然就會產生磁控管的損傷，在平時，可將盛水的燒杯放置在爐內，由此來平衡爐內的溫度。

3.微波能加熱過程中的特點

3.1具有高頻高溫的特點

高頻高溫的特點是指在微波能加熱的過程中，出現較大頻率的爐內高溫的震蕩的現象，產生這種現象的原因是微波能加熱的過程中物質的內部和外部可以同時進行加熱，因此，它具有高頻高溫的特點。

3.2.具有場強高溫的特點

場強高溫的特點是指微波能在加熱的過程中，因受到電磁的影響，讓其在一定的作業范圍內形成比較高的磁場，因此，在進行此類實驗時，應注意實驗周圍的環境，要先做好周圍環境的保護。另一種是在加熱的過程中會產生比較高的熱量，操作人員在做實驗時，一定要注意做好防護措施，防止在實驗中產生不必要的意外。

33具有穿透力強的特點

微波能加熱時利用物質中的分子與原子的電荷不斷旋轉產生的一種加熱現象，這對于要加熱的物質而言，是具有很強的穿透效果的，這種穿透效果可以作用于巖石礦物質的內部，因此，其穿透和作用是密不可分的。

3.4改善勞動環境

使用微波能加熱，使得其操作程序更加簡單方便，改善了實驗室內的工作環境，給相關的技術人員提供了一個安全的實驗環境。此外，簡單程序的操作，有效地降低了操作人員的工作強度和工作量，改善了技術人員的工作條件。

4.在巖石礦物分析中的運用

上面鎖闡述的關于微波能技術的使用原理和特點，是為了更好的應用在巖石礦物的解析當中，實驗操作如下：

（1）將200mg粉末倒人聚碳酸醋杯中，再加入5mL的水和2mL的氫氟酸，蓋蓋后放置在硼硅玻璃瓶的真空干燥器中。（2）將盛有50mL水的小燒杯進行部分抽空，然后放置于微波爐加熱3min，之后取出干燥器，放在通風柜中排出酸霧。（3）將分解試樣的杯子中加入1g的硼酸，加熱10min后過濾殘渣，將濾液稀釋到100mL，用ICP-AES的方法來測出試樣中的鋁、鋇等元素。

這個實驗方法是用來分析巖石礦物以及沉積物，在實際的應用中，使用這種實驗方法有很好的表現性和準確度。

在實驗的過程中，發現微波能加熱分解的方法與操作步驟是非常簡單的，這種實驗方法不僅可以方便相關的技術人員學習和操作，還有效地提高了分解的效率。另外，微波加熱試樣的過程中，要非常注意加熱時不應該把樣品假的很熱或者蒸干樣品，否則會損失一些混發型元素。

很多的礦泥和濕的試料，比如采用微波干燥的方法可以在15min內完成烘干的操作，這是傳統加熱不能做到的。比如20g碳酸鋇試樣，在105℃的電烘箱中烘干需要3h，然而使用微波烘干只需要15min。因為一般的烘干方法是由表面面到里面烘干的，而微波作用則是一起加熱的。

5.微波能在化學分析中的應用前景

微波能由于自身的一些優勢和特點，使得微波能在現在已經快速地發展起來，在化學分析的領域中，微波能憑借自身的特點，使用微波能加熱來分解巖、長石、礦物、煤等。在我國，微波能研究所設計的面比較小，還內有深度的挖掘微波分解，尤其是一些比較難分解的巖石、礦物。因此微波能分解技術還有待提高。我國微波能分解與國外相比是處于一個起步的階段的，我國對微波能的試驗中的特點的研究還不夠深入，這就大大阻礙了微波能的推廣。因此，科研人員應加強試驗的研究，由此來更好的應用在巖石礦物的分析中。

在化學領域中，微博能出了加熱意外，還有許多其他方面的研究和應用，例如，微博等離子體和微波化學可以促進一些化學試驗的反應。這種現象常見的有，微波等離子體可以促進發射光譜，也可以促進質譜。也可以利用微波能來測定稀土溶液的濃度等。在實驗的過程中還發現微波能產生活性氧灰化有機物根據帶線傳感器的測試原理的微波法測量原鹽含水量，由此可見，微波法在分析化學方面的有較為顯著的成果的，因此，我們應當不斷的探索和研究，來發掘出更多的應用優勢。

6.結論

當前，國內外對微波熱效應分解、烘干等研究應用涉及的深度還不夠。有很多的難以分解的試樣，如硅酸鹽巖石、礦物等都需要深入研究。傳統的分解試樣的方式比較浪費時間，而微波能熱效應為解決難分解的問題開闊了新前景。微波能代替傳統的加熱的方式，不僅提高分解的時效，還有利于推動我國微波能技術的發展。