地質礦物樣品化學成分分析方法研究

董 飛

（湖北省地質局第一地質大隊，湖北 黃石 435100）

1 對多種礦物結合而成物質進行化學分析的意義

在對合成礦物進行定義時，首先要明確其組成，通過對巖礦物質進行分析、化驗、鑒定等，有利于了解某種巖石礦物質中的礦物種類和該物質的具體化學。硅酸鹽在地殼中分布較為廣泛，除此之外，硅酸鹽還是大多數巖石礦物的主要組成部分。硅酸鹽由于具有穩定的化學性質，因此，在工業領域應用的范圍比較廣泛，但是也因為該性質，導致研究人員對其進行化學成分的具體分析的時候，具有更大的難度。但是我們要用科學的方法對于硅酸鹽的化學成分進行分析，因為其不僅可以為地質工作當中的礦物質勘探提供一定的參考意見，而且還能對于礦石的成礦規律進一步進行探索，因此，分析硅酸鹽的化學成分具有重要的研究意義。

通過開采與勘測發現地殼中目前已知的硅酸鹽種類高達八百余種，由此可見，硅酸鹽含量是非常巨大的，約占了地殼中礦物總量的1/3。所有含有硅酸鹽的礦物最為常見的為云母，石英，高齡土。硅酸鹽種類繁多的原因是由其結構決定的，因為硅酸分子中的x，y比例不相同，因此，硅酸的種類被分為正硅酸，偏硅酸以及多硅酸。另外，硅酸鹽的體系受到硅酸分子中的氫離子被金屬元素取代的影響，硅酸鹽的體系也多種多樣，而且這些硅酸鹽體系的含量分布也不相同。因此，在這些不同的硅酸鹽體系中，硅酸鹽可以分為天然硅酸鹽和人工硅酸鹽[1]。

天然硅酸鹽是地殼中巖石的重要組成部分，也是土壤以及各種不同的礦物的主要成分，其在自然界中所占的比重較大，達到地殼質量的95%左右，天然硅酸鹽可以被細分為硅酸巖石和硅酸巖礦物。天然硅酸鹽中除了云母、石英以及高領土，還有另外幾種常見的天然硅酸鹽，分別為正長石、鈉長石、鈣長石、石英以及蛋白石等等，這些均是比較常見的天然硅酸鹽。

人工硅酸鹽又叫硅酸鹽制品，其是以天然硅酸鹽為原料，并對其進行加工，加工之后形成各種硅酸鹽材料以及硅酸鹽成分。加工后的人工硅酸鹽在日常生活中的應用是非常廣泛的。比如，我們常見的硅酸鹽水泥，用硅酸鹽制成的玻璃制品，或者用硅酸鹽制成的陶瓷制品。另外，還有一部分硅酸鹽被應用于制作耐火材料。

總的來說，不論是天然硅酸鹽，還是人工硅酸鹽，均是日常生活中的工業領域中被應用較為廣泛的一項工業材料，因此，我們在日后的硅酸鹽開采過程當中，注意保護硅酸鹽原有的成分，保持其天然屬性，在后期加工的過程中，使硅酸鹽的成分得到最大程度的利用。

2 地質礦物的化學成分分析過程及方法

按照測定樣品的種類不同，在分析其化學成分的過程中，其方法也有不同之處。在對其化學成分分析時，首先通過稱量的辦法提取定量的樣品，然后，根據不同類型樣本的性質選擇不同的提取方法進行提取。在此基礎上，本文介紹不同種類樣品化學成分分析所采用的不同方法。

2.1 堿溶快速分析法

堿溶快速分析法在分析前，需要先稱取0.5g的硅酸鹽樣品，然后，按照定量的比例稱取適當的碳酸鈉，因為碳酸鈉是堿性物質，所以加入碳酸鈉之后，需要將稱取的樣品和碳酸鈉一起放入銀制的坩堝中進行熔融，特別需要注意強調的是，熔融的溫度要控制適當，因為一旦溫度控制不恰當，導致熔融效果的減弱，從而影響對相關成分的提取的精確度[2]。熔融完成之后，加入鹽酸，對提取物進行再次加工，使其形成濕鹽狀，并且加入動物凝膠進行過濾，通過過濾可獲得二氧化硅沉淀，以上操作流程僅僅為所有操作步驟的第一步，在第一步的基礎上，提取濕鹽250ml左右，在這些提取的定量的250ml左右的濕鹽之中，分別加入適當的溶劑提取不同的元素，因為加入溶劑的種類不同，因此，提取出來的元素也不同。而且溶劑在添加的時候，并不是所有的溶劑添加的量都是相同的，因為添加溶劑的量是根據溶劑的具體作用而規定的，因此，在添加溶劑時，一定要注意其發揮的作用不同，所添加的溶劑的量也應該有所不同。將針對這些具體添加的溶劑進行具體分析。

在進行堿溶快速分析法時，以第一步操作過程之中得到沉淀的二氧化硅為基礎，首先，溶劑是二胺四乙酸，該溶劑在添加時，規定的量為25ml，并且在添加的時候，采用不斷的按壓滴定的手法，通過添加二胺四乙酸獲得氧化鈣、氧化錳以及三氧化二鐵。通常采用差減法區分氧化鈣和氧化錳，該方法往往是利用差量關系來對于化學反應后的生成物的一種計算方法。差減法不僅僅可以用來區分氧化鈣和氧化錳，也可以分離三氧化二鐵。其次，溶劑為過氧化氫時，過氧化氫在添加的時候，加入的量為25ml，過氧化氫添加入后，通過比色法得到二氧化鈦。除此之外，氧化錳在分離時，加入的試劑為25ml～50ml的高碘液鉀，五氧化二磷也是利用比色法分離得到，但是五氧化二磷在分離時，添加的溶劑為25ml的磷礬銅黃。以上步驟完成之后，第二步操作到此結束。接下來進行第三步操作，首先對樣品進行第二次稱取藥品稱取之后，加入0.1g的試劑。首先，加入的試劑是具有分解作用的氟化氫和硫酸，其次，加入亞硝酸溶液進行分解反應，最后通過火焰光度法獲取氧化鉀和氧化鈉。以上操作步驟為完整的操作過程[3]。

2.2 酸溶快速分析法

酸溶快速分析法與堿溶快速分析法相似，首先，稱取0.5g的樣本，然后，在樣本中依次加入硫酸、高氯酸以及氟化氫對樣本進行分解，在堿溶快速分析法中，加入的物質為具備堿性物質的碳酸鈉，而在酸溶快速分析法中，加入的則是具備酸性的硫酸、高氯酸以及氟化氫。完成加入試劑后，制成250ml的溶液，將其作為準備的代用物質。酸溶快速分析發與堿溶快速分析法的做法步驟相似，在250ml的溶液制成之后，第一步的操作步驟到此結束。第二步的做法是加入不同的試劑來對溶液中含有的元素，進行提取與分離。在加入試劑的時候，首先，加入的試劑為5ml的鄰咖羅啉，然后，通過比色法確定溶劑中含有的三氧化二鐵，同樣利用比色法加入25ml過氧化氫試劑分離出溶劑中的二氧化鈦。而在分析溶劑中的氧化鈣、氧化錳以及三氧化二鋁時，通過乙二胺四乙酸試劑分離試劑中的五氧化二磷時，采用的試劑為25ml的磷鐳藍，而高錳酸鉀試劑則用于分離氧化錳。最后分離氧化鈉和氧化鉀，采用亞硝酸溶液試劑，通過火焰光度法[4]完成分離。上述操作完成之后，第二步的所有操作到此結束，第三步的操作方法與上述酸溶快速分析法中的做法一致。

2.3 原子分光光度法對礦物中金屬元素的測定

原子分光光度法被簡稱為原子吸收法，其原理四是明確原子吸收法的測量對象，測量對象一定是呈現原子狀態等，金屬元素或者部分非金屬元素，然后，利用被測元素的基態原子蒸汽對該元素的共振輻射線的吸收特征進行定量元素分析的一種方法，簡單來說，其是被測元素的兩種特征之間的一種相互關系。另外，采用這種方法進行分析時，需要明確該方法具備的幾項特征。第一特征為靈敏性，該方法的靈活性較高，通常情況下，其對于大多數元素的分析可以精確到元素濃度的百萬分之一，甚至對溶液的濃度精確到十萬分之一。第二特征為精確度高。第三個特征為應用范圍廣泛，無論是金屬、非金屬還是放射性元素，此方法可以被應用到元素周期表當中大約70多種的元素中[5]。第四個特征為受干擾的影響較小，因為原子所吸收的光譜為分離的銳性光譜，因此，彼此之間以及自己與外界之間受到干擾的可能性大大降低，使得其受到的干擾性被控制在最小范圍之內。第五個特征為操作過程更加簡潔自動化，操作簡便。該方法與前兩種方法相比，省略了前兩種方法當中的第二個步驟，不需要額外加入不同的試劑，可以直接對液體試樣進行分離。

此種方法的具體操作步驟為：首先稱取試劑0.1g，然后加入氟化氫并將試劑加入密封的塑料容器當中進行分解，而且在分解之后，還需要加熱試劑，在加熱時，溫度控制在120℃～130℃之間，在溫度達到指定標準時，分別配置百分之二的硼酸與鹽酸溶液。然后，對其進行熔解，溶解的配料為鋁、硅以及氯化鈉，通過乙塊火焰和空氣的互相配合來進行。通過此方法一次性得出氧化鈉、氧化鉀、氧化鎂、氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵。該方法一次性分離出較多的氧化物，由此可見其減速度非常快，分解效率非常高。最后，通過比色法來依次析出氧化鈦以及五氧化二磷，則整個析出過程到此結束。

上述三種方法作為日常生活中最為常見的地質礦物化學成分分析方法，雖然各有方法均具備特色和優點，但是方法均存在不足之處，因此，對礦物化學成分進行分析時，我們需要不斷創新和探索，進而發現新的方法，在此過程中，以上述三種方法為基礎，結合三種方法不斷完善化學成分分析方法，進而得到更高效、更科學性的分析方法[6]。

3 結語

隨著社會的不斷發展，地質學科領域的理論與實踐相結合的趨勢愈加明顯。然而，地質學領域中的化學成分分析方法一直是困擾研究人員的難題，而地質礦物的化學研究作為一項重要研究內容，是礦物成分進行探究與分析必不可少的環節，因此，我們需要不斷的探尋并創新方法，使得地質礦物化學成分研究過程具備合理性的同時，凸顯新意。