化學儀器分析在現代巖礦分析技術中的應用

涂曉婧

（中國建筑材料工業地質勘查中心河南總隊，河南信陽 464000）

在地質工作過程中，巖礦分析占據關鍵地位，可為開展找礦以及地質勘探工作提供扎實可靠的依據。由于巖礦成分較為復雜，需利用化學儀器分析的方式來開展檢測，明確其中的成分，提升工作質量以及工作效率。本文分析巖礦分析技術內容，指出化學儀器分析在現代巖礦分析技術中的運用，以期為今后開展相關研究提供參考。

1 巖礦分析技術概述

1.1 巖礦分析技術的積極作用

隨著我國城市化和工業化的不斷推進，我國的經濟發展水平有了進一步提高，工程建設的規模和數量也在不斷增加，地質勘探的工作量也在不斷增加，工作范圍也在不斷擴大，這就促使我國的巖石分析技術不斷發展。由于巖石是在長期的地殼變化中形成的，其在礦物質含量以及成分上均具有較大的差異性，巖石中的礦物質成分不同，對巖石的性質也會造成較大的影響。而巖石分析技術可將巖石的成分構成進行精準分析以及明確，對其中化學成分以及礦物質含量也會進行分析，可收集礦物質的形成信息以及評價信息。在開展地質工作的過程中，巖礦分析技術十分常用，在提升地質工作效率的同時更帶動我國經濟和社會的不斷發展，可有效促進巖石開發以及礦產開發工作順利進行。而在巖礦分析技術中，地質勘查、礦石開采以及礦產冶煉等，均是其中重要組成部分[1]。

1.2 巖礦分析技術的特征

由于巖礦類型種類較多，不同種類的巖礦在化學成分種類以及含量上也有著明顯差異性，尤其是在一些天然形成的物質中，巖石類礦產的含量以及種類較多，部分巖礦中含有的成分較為特殊。為明確巖礦中的化學成分，可利用化學儀器分析技術來對其中的成分進行分析，可有效提升化學實驗等工作的進度以及質量。在巖礦分析的過程中，一般可對其中的化學成分進行有效檢驗。若需對成分的含量進行分析，需引入更為先進的檢驗技術以及分析技術來對其進行測定。與此同時，由于巖礦分析在特點上也存在較大的差異性，互相之間干擾性較強，在開展測定其化學成分含量的工作中需針對不同特征的巖礦選用不同的化學儀器分析技術，來提升其準確性。可選用分離富集的方式進行，借助現代化儀器來開展分析工作。由于巖礦分析技術的特點，工作人員在開展分析的過程中，需端正工作態度，嚴謹負責地開展工作，來提升巖礦分析水平[2]。

1.3 巖礦分析技術常用儀器

1.3.1 掃描電子顯微鏡

在開展巖礦分析技術中，掃描電子顯微鏡極為常用，其可對晶體礦物表面的形態以及結構進行掃描觀察并分析，可為接下來開展工作打下堅實的基礎。相較于其他種類的分析儀器，掃描電子顯微鏡可對塊狀巖礦物質進行測試，對于粉狀巖礦物質也可進行檢測。在利用電子顯微鏡放大之后，可為后續開展化驗提供真實可靠的依據。而利用掃描電子顯微鏡放大之后的圖像，在立體感上較強，經常被用來進行寶石或者玉石的鑒定工作，對礦物質氧化之后的形態也可進行放大研究。并且掃描電子顯微鏡在操作上較為簡單，結果生成速度較快，且準確率較高，在開展巖礦分析工作中極為常用[3]。

1.3.2 透射電子顯微鏡

透射電子顯微鏡在開展巖礦分析中也較為常用，相較于傳統光學顯微鏡，透射電子顯微鏡可將光學顯微鏡下無法看清的物質以及結構進行清晰顯現，即使該物質結構小于0.2μm，屬于超微結構或者亞顯微結構，在透射電子顯微鏡下也可清晰觀察。為更好地提升這些亞顯微結構和超微結構的構成，可利用透射電子顯微鏡，在光源的選擇上選用波長更短的光源，來提升透射電子顯微鏡的分辨率。由于透射電子顯微鏡的分辨率極高，放大倍數也較高，在應用到巖礦分析的過程中可用來研究礦石的塑性變形，巖石的礦物學特征以及礦石形成的晶體的分析，對于礦石風化的礦物變化，在開展機制研究的過程中，透射電子顯微鏡也極為常用，可將巖礦的變化程度以及變化過程進行還原，且準確度較高，能夠幫助研究人員更好地了解巖礦可能在未來一段時間內出現的變化[4]。

1.3.3 X射線衍射儀

在開展巖石礦物分析的過程中，X射線衍射儀也較為常用，其工作原理是利用電磁波的穿透性來對巖石中的元素進行分析，由于不同的礦物質在屬性上的差異性，其在反射波長上也存在較大的差異性。因此在開展礦物元素分析的過程中，僅需將特征X射線的各項數據與所得出的巖礦樣本中的X射線衍射圖譜進行比對，即可快速確定巖礦樣品中礦物質成分以及含量。更可利用X射線衍射儀對巖礦中的顆粒進行分析，得出其在尺寸以及結構上的具體數據，在一些較為特殊的環境下，X射線衍射儀應用率極高，可提升巖礦分析效率，更提升其準確性[5]。

2 化學儀器分析在現代巖礦分析技術中的運用

2.1 檢出限相對較低

在當下，在地質分類中，元素種類為33種。針對這33種元素，我國均設置出嚴格的檢出限制。因此，在開展化學分析的過程中，需保證每一種元素均可達到ng/g 級別。同時，我國對于元素的報告率，也做出了硬性規定，含量數據需在90%之上。為更好地提升檢出限，可在合理的基礎之上適當提高所收集元素的含量，還可在開展分析的過程中選用靈敏度較高的器材來進行分析。而在實際開展分析的過程中，一般常用選擇靈敏度更高的儀器來進行操作。相較于提高元素含量以及濃度，靈敏度較高的儀器在操作上更為便捷。當下，在F元素的檢出限上，已經做到100μg/g，Sb元素的檢出限達到 0.2μg/g、Ti元素的檢出限達到 100μg/g，其他類別的元素，在檢出限上也有所提高[6]。

2.2 精準度較高

在開展巖礦化學分析的過程中，我國對于精密度以及準確度也有著一定的要求。一般來說，在儀器精準度的要求上，需與國家標準相符合，可對12個不同類型的巖礦進行分析。以測試與分析巖石或者土壤成分為例，需在立足于相關標準的基礎之上，結合化學儀器的操作要求，來計算其精準度，提升計算結果的準確性。在這一過程中，準確度需在13%以下，而精密度需在15%左右或小于15%。相較于傳統巖礦分析技術，這一標準在具體實施的過程中對各方面要求較高，適用范圍也較廣，優勢性較為明顯。在我國，關于化學儀器在巖礦分析技術中的應用已經出臺了明確規定，更配套完善出相關儀器以及分析方式。以X射線熒光法與離子體光譜法等為例，我國已經出臺該項技術，并附其分析方式也進行了闡述，可對化學儀器分析技術的廣泛普及和應用提供了參考標準。盡管不同的分析技術在配套分析方式上也存在一定的差異性。但從整體來看，無論哪種元素，在開展測定以及分析上均需要借助儀器來進行相關工作。這就使得明確規定巖礦樣本檢出標準和檢出要求十分重要，可有效提升工作效率[7]。

2.3 質量控制較為嚴格

在對精準度做出嚴格要求的同時，對于巖礦分析技術中的質量控制也較為嚴格。在我國，已經出臺明確規定，對實驗室之外所開展的監測工作以及分析工作均需嚴格做好質量控制。例如元素化學控制以及樣品檢測合格率的控制等，均屬于外部質量控制中的重要內容。而在內部質量控制中，其內容一般包括所選用的分析方案以及分析儀器，明確檢出限的標準等也是開展內部質量控制的重要方式。而在質量控制的過程中，一級標準物質在內部監測的合格率需在99%以上，在報出率上也需在99%以上。而在原來的標準中，合格率在98%以上即可，而Au 的檢測合格率也需大于90%以上。而在外部質量控制的過程中，所有元素的合格率均需在85%或者大于85%，最后的檢測結果之間不能具有較大的差異性。一旦在開展質量控制的過程中，某一項環節和流程沒有符合規定的標準，則在最后的驗收工作中會存在較大問題。我國質量控制水平上處于世界領先地位，不僅有效提升了工作效率，更帶動巖礦分析工作質量也得到明顯提升[8]。

3 化學儀器分析在現代巖礦分析技術應用中的注意事項

3.1 做好現場測試工作

在開展巖礦分析的過程中，現場測試工作也是極為常見的一種方式，相較于其他測試方式，其具有較大的優勢，集中表現為其可靠性以及準確性較高。在開展現場測試的過程中，可利用分光光度計來進行，全面分析該區域內的地質地貌情況，對其中的地質變化情況以及礦產開采情況等進行初步了解與分析，并利用分光光度計來進行測試工作。對區域內的物質溶液強度進行分區，在強度較高的區域采集分析樣本，并帶回實驗室中開展進一步的檢測工作。

3.2 引入先進檢測分析技術

在開展巖礦分析的過程中，由于其涉及的環節和流程較多，再加上巖礦中的成分含量較為復雜，在開展分析的過程中可能對實驗室環境以及實驗室人員造成較大的傷害。為提升巖礦分析技術的有效性，最大限度地發揮巖礦分析的積極作用，需在開展巖礦分析的過程中積極引入先進檢測分析技術，在保證分析質量和工作效率的同時更對實驗室環境以及工作人員不造成任何傷害。在具體的實施過程中，在樣本量的數量上，可選擇在5g或者5g之上，這就使得樣品在排列上整體保持在 250cm/g以下，在具有代表性的同時更保證對環境影響程度降到最低。而在化學分析溶液的選擇上，保持樣品排列低于 250cm/g以下還可使得酸的消耗量減少99%，更使得樣品開展化學檢測所需的時間減少，對于檢測效率的提升也可起到重要的促進作用。對于降低試劑污染以及毒物污染也起到良好的促進作用[9]。

3.3 提升工作人員的專業水平

在開展巖礦分析工作的過程中，由于其涉及的專業知識較多，對工作人員的專業水平要求較高。為更好地提升巖礦分析質量，實驗室需強化人才隊伍建設，提升人員的專業水平和道德素養。在具體的實施過程中，實驗室需在招聘的過程中實施準入制度，提升招聘門檻，選擇工作經驗豐富、理論知識扎實且實踐能力較強的人員來開展相關巖礦分析工作。對于已有的人員，需加大培訓力度，學習先進分析技術以及檢測技術，更要注重提升其實踐動手能力，來整體提升我國巖礦分析水平。更要改善實驗室工作環境，優化各項配置，為開展巖礦分析工作打下堅實的基礎，提升我國分析技術[10]。

3.4 優化分析流程

為提升巖礦分析工作的質量和效率，需在開展工作的過程中優化分析流程。在具體的實施過程中，首先需對巖礦物質的樣本進行加工，鑒定其質量和資源，對其原始組成物質進行分析。然后可利用縮合或者破碎的方式來對樣品進行取樣，使樣品達到分析化驗要求的細度，才能在下一步中對樣品進行進一步分解。在選定了巖礦樣品之后，要進一步對巖礦樣本進行具體的定性分析，利用化學分析和光譜分析法進行。當初步的定性分析完成以后，才能結合地質工作的實際選取正確的元素測定方法對巖礦物質進行全面測定。

4 結語

隨著社會的不斷發展，地質勘探以及礦產開發的重要性也不斷凸顯，這就對巖礦分析技術提出了更高要求。在巖礦分析技術中，化學儀器分析技術極為常用，可精準分析巖礦成分以及礦物質含量，為接下來開展相關研究提供可靠依據。在應用化學儀器分析技術中，其檢出限較低、精準度較高且對質量控制要求較為嚴格。因此，在今后的發展中，需不斷探索全新分析技術，來提升巖礦分析質量，保障我國地質勘探工作以及礦產開發工作得以順利進行。