探討巖礦測試技術(shù)狀況分析及解決辦法

彭秉軍 張曉敏 姚福存

摘 要：巖礦測試是一項(xiàng)專業(yè)性比較強(qiáng)的工作，在測試的過程中，需要利用較多的技術(shù)，在高新科技不斷發(fā)展的背景下，巖礦測試技術(shù)越來越先進(jìn)，功能性越來越強(qiáng)。該文對巖礦測試中應(yīng)用到的技術(shù)進(jìn)行了介紹，還對巖礦測試中存在問題的解決辦法進(jìn)行了探討，希望可以有效提高巖礦測試的質(zhì)量與效率。在對巖礦進(jìn)行開采時(shí)，需要對礦石的種類進(jìn)行鑒別，而測試技術(shù)選擇的正確性，影響著鑒別的準(zhǔn)確性，對巖礦開發(fā)以及分離的效果也有著較大的影響，只有不斷的改進(jìn)與優(yōu)化測試技術(shù)，才能保證巖礦元素測試的準(zhǔn)確性，才能促進(jìn)巖礦行業(yè)更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：巖礦 測試技術(shù) 物理 分析技術(shù) 辦法

中圖分類號：TD8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0099-02

我國地大物博，有著豐富的礦產(chǎn)資源，在對巖礦進(jìn)行開采時(shí)，需要對巖礦中所含的元素進(jìn)行測試，這需要應(yīng)用較多的測試技術(shù)，為了提高測試的質(zhì)量，要根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳的測試技術(shù)，這樣才能提取出更多的礦物質(zhì)元素。巖礦測試的過程中，需要對巖礦的種類進(jìn)行鑒別，這樣可以根據(jù)巖礦所含元素的成分的大小，選擇適合的采礦技術(shù)，提高資源的利用率。巖礦測試可以提高巖礦開采的質(zhì)量，在測試前，要制定測試分析計(jì)劃，還要做好測試前的準(zhǔn)備工作，一定要根據(jù)巖礦的實(shí)際情況，選擇最佳的測試技術(shù)與方法，這也有利于我國巖礦開采行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

1 巖礦測試技術(shù)狀況分析

1.1 巖礦測試物理法

巖礦開采行業(yè)在不斷的發(fā)展，巖礦測試技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，測試的準(zhǔn)確性越來越高。在20世紀(jì)70年代前，巖礦開采行業(yè)采用測試技術(shù)主要是物理法，比如顯微鏡分析或者化學(xué)分析法，這種傳統(tǒng)方法比較經(jīng)典，但是測試過程卻比較復(fù)雜。在90年代以后，巖礦開采行業(yè)采用的測試物理法主要有晶體物理學(xué)測試法、量子力學(xué)測試法等。結(jié)合同射波譜學(xué)等原理，并應(yīng)用電子譜、紅外光譜、核磁共振譜等技術(shù)，可以有效提高測試的準(zhǔn)確性。在對巖礦所含元素進(jìn)行測試時(shí)，還需要利用較多的大型儀器，這些測試技術(shù)與傳統(tǒng)測試相比，準(zhǔn)確度提高了，而且測試的過程也更加復(fù)雜，流程比較多。在巖礦測試的過程中，晶體具有有序的特點(diǎn)，晶體晶介的分布呈現(xiàn)出了特定的規(guī)律，在測試的過程中，分析這些規(guī)律，有助于了解巖礦所含礦物的成分，還可以分析出晶體離子占位、化學(xué)鍵的性質(zhì)，晶體變化情況等數(shù)據(jù)信息。應(yīng)用先進(jìn)的測試技術(shù)，可以推動巖礦研究事業(yè)的技術(shù)性突破，可以得出更多研究的成果，還可以實(shí)現(xiàn)巖石測試技術(shù)的變革。近年來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，微區(qū)地質(zhì)學(xué)測試在很多研究所都可以完成，能重新認(rèn)識巖礦中所含礦物成分的物理性以及化學(xué)性，發(fā)現(xiàn)了更多的礦物質(zhì)資源，實(shí)現(xiàn)了礦物巖石學(xué)科的快速發(fā)展。巖礦測試技術(shù)的發(fā)展，有助于促進(jìn)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，其擴(kuò)充了礦物巖石學(xué)科的基礎(chǔ)知識，有助于對地質(zhì)學(xué)科的研究，可以改善土地的性質(zhì)。在測試完成后，可以更好地對礦物質(zhì)資源進(jìn)行開發(fā)，可以使我國的礦產(chǎn)資源得到更加充分的利用。

1.2 Mpv-3顯微光度計(jì)法

Mpv-3顯微度計(jì)法也是巖礦開發(fā)中常用測試技術(shù)，其對測試的條件有著一定要求，需要在白光或者連續(xù)波譜的條件下，對反射系統(tǒng)中的礦物進(jìn)行反射率測定，應(yīng)用這種方法可以實(shí)現(xiàn)對色度學(xué)的研究。在透射系統(tǒng)中，還可以對礦物資源機(jī)械能透過率測試，這項(xiàng)測試主要是針對有顏色的透明礦物，可以測試出該礦物所有在主波長范圍內(nèi)的顏色，利用定量描述法有利于研究色度學(xué)。在對礦物資源進(jìn)行成分測定時(shí)，一般需要將其包體打開，然后對其進(jìn)行相色譜測試，可以得出礦物質(zhì)所含有機(jī)成分的情況。

1.2.1 電子顯微鏡法

電子顯微鏡法也是一種新型的巖礦測試技術(shù)，其與傳統(tǒng)的顯微鏡測試有著較大的區(qū)別，是在基于粘土礦物學(xué)的基礎(chǔ)上研究出來的新方法。這項(xiàng)技術(shù)自應(yīng)用以來發(fā)展很快，而且在測試的過程中，可以對礦物微區(qū)的結(jié)構(gòu)以及形貌進(jìn)行細(xì)致的觀察，這對研究礦物的化學(xué)成分有著較大的幫助，也可以為地質(zhì)研究提供重要的信息。電子顯微鏡是一種新型的設(shè)備，其提高了礦物觀察的真實(shí)性，但是在圖像處理方面卻存在較大的缺陷，圖像處理時(shí)，會出現(xiàn)原子層的疊加的現(xiàn)象。我國的電子顯微鏡研究比較晚，日本在20世紀(jì)80年代就研究出了可以分辨原子層的具有透射效果的高新顯微鏡，這種先進(jìn)的設(shè)備在發(fā)展的過程中，性能越來越強(qiáng)，不但可以分辨原子層，還可以構(gòu)建三維圖像，可以在測試的過程中，清晰的看到原子。電子顯微鏡在礦石領(lǐng)域、化學(xué)領(lǐng)域以及生物領(lǐng)域都有著良好的應(yīng)用前景，其對巖礦測試有著促進(jìn)的意義。

1.2.2 分子光譜法

分子光譜法在巖礦測試中應(yīng)用比較多，其具有測試速度快、成本低、測定范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，這種方法在巖礦測試中普及速度比較快，應(yīng)用的范圍比較廣，而且應(yīng)用的效果比較好，很多地質(zhì)研究人員都習(xí)慣使用這種方法。分子光譜法包括多種類型，其中紅外光譜法應(yīng)用的頻率最高，其利用紅外分光光度計(jì)可以代替紅外光譜儀，所以，靈活性比較高。分子光譜法分析的速率比較高，其最快可以達(dá)到0.05 s，在分析的過程中，分辨率與頻率范圍內(nèi)的數(shù)值相同，所以，應(yīng)用分子光譜法可以提高巖礦測試的準(zhǔn)確性，促進(jìn)巖礦行業(yè)更好的發(fā)展。分子光譜法在進(jìn)行礦物質(zhì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不會受到反應(yīng)前后因素變化的影響，可以對礦物化學(xué)反應(yīng)的全過程進(jìn)行了解。

1.2.3 穆斯堡爾譜法

穆斯堡爾譜在晶體化學(xué)領(lǐng)域中的貢獻(xiàn)很大，其研究性也極強(qiáng)，形態(tài)、離子占位和有序無序、磁性和相分析等方面的信息可通過它來提供。另外，在礦物細(xì)晶或非晶態(tài)性質(zhì)研究方面也有其獨(dú)特的地方。利用該技術(shù)，北京礦床所配合其他測試手段，解決了福建郭山高嶺土礦中鐵的賦存狀態(tài)，為高純度選礦提供了科學(xué)根據(jù)。

1.2.4 X射線法

四圓單晶x射線衍射儀的問世是近10年來的最大進(jìn)展。如今基本不再使用單晶x射線照相法，因?yàn)樵摲ㄍ枰獛讉€月來分析一個單晶結(jié)構(gòu)，但配有旋進(jìn)照相機(jī)的四圓x射線衍射儀則只要一周甚至更短的時(shí)間，精度很高的晶胞參數(shù)數(shù)據(jù)可通過照片直接讀出。所以，礦物學(xué)家較為青睞該法。當(dāng)前，x射線衍射儀已在我國普遍使用，不過在儀器方面沒有什么突破，知識在巖組分析、粒度分析、多重峰的解釋、未知礦物晶系的指標(biāo)化等方面，實(shí)現(xiàn)了與編寫軟件、成圖自動化、計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)等的拓寬使用。

1.2.5 核磁共振法

在研究類質(zhì)同象、超微細(xì)結(jié)構(gòu)和金屬離子占位方面普遍用到了核磁共振法。例如，正長石原來確定為單斜晶系，但通過該法研究發(fā)現(xiàn)，是由很多三斜晶系超x射線雙晶所構(gòu)成，所以現(xiàn)在被確認(rèn)為假單斜晶系。普及和使用物理測試礦物巖石，很大程度地推動了礦物物料學(xué)科、化學(xué)、材料學(xué)科的發(fā)展。

1.3 巖礦分析技術(shù)法

目前，已從地表轉(zhuǎn)至深部、從陸地轉(zhuǎn)至海洋和天體來探索礦產(chǎn)資源，還有地質(zhì)學(xué)家已轉(zhuǎn)向環(huán)境地質(zhì)等方面，這就意味著巖礦分析技術(shù)即將面臨第三次重大變革?；瘜W(xué)分析儀器包括光學(xué)法中的比色比濁法、熒光測定法、分光光度計(jì)法、發(fā)射光譜法等；核技術(shù)法中包括中子活化分析技術(shù)、x射線熒光測定法、v輻射測量技術(shù)等；色譜法包括液相、熱解色譜法、氣相等。另外，還有熱分析法和電化學(xué)法。

十年來，因具有簡單的操作方法和很小的干擾優(yōu)勢，原子吸收光譜法得到的廣泛的應(yīng)用。基于對該法不是很好的檢出限的考慮，使用時(shí)可加入有機(jī)表面活性劑在溶液中，這樣就會使其vb的靈敏度提高兩倍，不過在地質(zhì)樣品中，vb有較低的含量，因此不能作為常規(guī)分析。對此，有人又采用原子捕集器使某些元素測定的靈敏度提高。近幾年在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室中，開始使用石墨爐原子吸收光譜法，其只需很少的樣品，且具有高靈敏度，已成為貴金屬及稀散元素測定的重要方法，具有很大的發(fā)展空間。

在技術(shù)較為成熟的x射線熒光光譜法，主要用來分析硅酸鹽、化探樣品中的多元素，以及鐵礦、鉛鋅礦和錳結(jié)核等痕量元素、主次成分。近幾年來，該法結(jié)合數(shù)字校正模型、數(shù)據(jù)處理、試樣制備和離子交換紙等分離技術(shù)，又開辟一條新的分析痕量或超痕量元素的道路。

2 解決巖礦測試存在問題的辦法

（1）我國已具備近代巖礦測試分析儀器業(yè)，不過缺乏協(xié)同研究使用，因此大型儀器真正的研究效應(yīng)沒有很好地發(fā)揮。該課題研究著認(rèn)為，要對不同儀器多機(jī)聯(lián)用大力倡導(dǎo)，使其使用的功能和范圍盡可能地?cái)U(kuò)大。例如聯(lián)合使用光學(xué)顯微鏡和紅外光譜，可逐個檢測有機(jī)包體，并對有機(jī)包體的成分進(jìn)行確定；美國實(shí)Ames聯(lián)用了電感藕合等離子體與質(zhì)譜儀（ICP-MS），不但可對6種砷和硒進(jìn)行分析，還能夠?qū)?0多種元素同時(shí)進(jìn)行測定，可以達(dá)到檢出限。再比如聯(lián)用氣相或液相色譜儀同傅立葉紅外光譜儀，因獲得的信息量大而且準(zhǔn)確，因此備受推崇。多機(jī)聯(lián)用有很大的潛力，值得大力推廣。

（2）在巖礦開采過程中，巖礦分析測試是了解巖礦元素構(gòu)成，提高巖礦開采和元素提取效果的關(guān)鍵。只有根據(jù)巖礦的實(shí)際開采需要正確選擇巖礦測試分析方法，才能提高巖礦的測試分析質(zhì)量，才能提高測試分析的整體效果。整體分析法，在1990年國際會議上反映出的一個新動向，備受各界關(guān)注。其實(shí)，早在20世紀(jì)80年代后期，我國就初步形成了以多元素為龍頭的近代巖礦整體分析體系業(yè)，全過程實(shí)現(xiàn)自動化、智能化，甚或達(dá)到“無人操作”程度的測試儀器和分析，就是其特點(diǎn)。

（3）近代巖礦測試分析技術(shù)應(yīng)對所研究的領(lǐng)域進(jìn)行拓寬。受種種原因的影響，當(dāng)前我國地質(zhì)系統(tǒng)的大型儀器設(shè)備，工作量飽和度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。所以，敞開胸懷，拓寬使用范圍是必然的趨勢。許多研究工作雖已在環(huán)境地質(zhì)或其它領(lǐng)域開展，但是還為很好地融入到材料工程、生物工程及人類醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域中，在實(shí)踐應(yīng)用中應(yīng)有更多的重視。

3 結(jié)語

該文對巖礦測試技術(shù)狀況進(jìn)行了分析，隨著科技的不斷進(jìn)步，巖礦測試技術(shù)越來越多，而且也越來越先進(jìn)，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備，可以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。巖礦測試可以了解到巖石中各個元素的含量，還可以了解到當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境情況。巖礦測試技術(shù)不但在礦產(chǎn)行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，還在生物工程、工業(yè)行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。巖礦測試技術(shù)在應(yīng)用與發(fā)展的過程中，也在不斷的改進(jìn)與完善，其性能越來越強(qiáng)，功能也越來越多，可以提高資源的利用率。在對巖礦進(jìn)行測試時(shí)，要選擇正確的技術(shù)，這樣才能保證測試結(jié)果的有效性，才能提高巖礦測試的整體效果。

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