單次融樣檢測(cè)地質(zhì)礦物中的多種元素研究

曾豪杰，祝建國(guó)，陳世炎，劉 宇

（1.國(guó)土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心，甘肅 蘭州 730050；2.中國(guó)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(shí)驗(yàn)室/甘肅省新獸藥工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jià)值，因此測(cè)定出礦石樣品的成分含量，對(duì)于以后的開采具有重要的價(jià)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(cè)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(cè)準(zhǔn)確而精簡(jiǎn)環(huán)節(jié)成為了重要議題。在以往的標(biāo)準(zhǔn)下，要對(duì)樣品進(jìn)行多次檢測(cè)，通常能夠保證在檢測(cè)時(shí)不被干擾，更有利于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定可靠。但礦物樣品中通常要檢測(cè)多種元素，這就導(dǎo)致了檢測(cè)流程的漫長(zhǎng)。因此需要一種簡(jiǎn)便且準(zhǔn)確的檢測(cè)方式進(jìn)行檢測(cè)。某礦區(qū)礦藏儲(chǔ)量為170.2t，礦區(qū)含有多種價(jià)值元素且含量豐富，礦區(qū)已被開采多年，對(duì)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(shí)驗(yàn)對(duì)象。

1 對(duì)象與方法

1.1 礦產(chǎn)研究流程

在使用單次融樣檢測(cè)方法研究地質(zhì)礦物時(shí)，由于不能夠確定實(shí)驗(yàn)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(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(cè)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(cè)法檢測(cè)元素的種類與含量。以往的檢測(cè)需要進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定元素的種類后，再對(duì)元素含量進(jìn)行檢測(cè)；單次融樣檢測(cè)法能夠在只檢驗(yàn)一次的情況下，將元素種類與含量同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。并以前人的研究成果作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)驗(yàn)證。

圖1 地質(zhì)礦物研究流程圖

1.2 準(zhǔn)備樣品并預(yù)測(cè)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(guò)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(méi)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(cè)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(cè)樣品中存在元素Pb、Zn、Cu、Fe、Mn、Ca六種元素。

2 檢測(cè)結(jié)果分析

使用單次融樣檢測(cè)法，將實(shí)驗(yàn)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(rùn)后，加熱使樣品溶解，在溶解的過(guò)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(cè)的溶液。對(duì)24塊樣品的Pb、Zn、Cu、Fe、Mn、Ca六種元素進(jìn)行檢測(cè)[2]，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 單次融樣檢測(cè)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(yàn)Pb、Zn、Cu、Fe、Mn、Ca元素，此種方法下，只需要檢測(cè)24＊1=24次，即能完成全部樣品的全部元素檢測(cè)。對(duì)于樣品而言，實(shí)驗(yàn)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(cè)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(cè)結(jié)果的相對(duì)偏差度集中在-0.1%～2.5%之間，則認(rèn)為單次融樣檢測(cè)結(jié)果有效。檢測(cè)結(jié)果對(duì)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(cè)試結(jié)果同樣可行[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

使用單次融樣檢測(cè)方法，能夠?qū)悠分械脑胤N類實(shí)現(xiàn)精確檢測(cè)，且元素含量的累積偏差度可以忽略不計(jì)。在單次融樣檢測(cè)的方法下，同時(shí)減少了人力以及物力成本，這種檢測(cè)方法對(duì)研究地質(zhì)礦物中的多種元素操作更加簡(jiǎn)便；由于只進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果更為精準(zhǔn)。但是由于實(shí)驗(yàn)可以選擇的樣品數(shù)量較少，僅選用了24塊樣品作測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能存在局限性；同時(shí)用于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的樣品可能存在污染的情況，對(duì)于實(shí)驗(yàn)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(huì)因?yàn)榈貐^(qū)的差異而有所不同，單次融樣檢測(cè)的方法也不可能運(yùn)用到所有地區(qū)的礦石樣品檢測(cè)中。