探討巖礦測試技術(shù)狀況及解決辦法

曹開科，和 莉

(青海省有色地質(zhì)測試中心，青海 西寧 810007)

0 前 言

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種巖礦資源不斷的被開發(fā)利用，與地質(zhì)勘查相關(guān)的工作量越來越大，工作難度越來越高，同時(shí)由于時(shí)代發(fā)展的需要，對(duì)地質(zhì)勘查工作相關(guān)要求也越來越高。而根據(jù)目前的地質(zhì)勘查工作情況來看，巖礦測試技術(shù)的發(fā)展為地質(zhì)勘查工作提供了很大的幫助，它作為地質(zhì)勘查隊(duì)伍找礦的“眼睛”[1]，為地質(zhì)勘查隊(duì)伍探測礦源指明了方向，有效的提高了地質(zhì)勘查隊(duì)伍的工作效率，為我國礦產(chǎn)資源開采作出了重要貢獻(xiàn)。但是當(dāng)下的巖礦測試方法與技術(shù)仍然存在很多的問題，為了適應(yīng)地質(zhì)勘查工作的新要求，也為了進(jìn)一步提高巖礦測試的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，本文將對(duì)巖礦測試方法與技術(shù)進(jìn)行分析。

1 巖礦測試技術(shù)

1.1 巖礦測試

巖礦測試學(xué)科是地球科學(xué)應(yīng)用的一個(gè)分支學(xué)科，其主要工作內(nèi)容是對(duì)指定目標(biāo)的巖石及礦物進(jìn)行物理分析和化學(xué)分析，以確定巖石或者是礦物的化合物組成，并且確定不同的物質(zhì)在巖石或者礦物中所占的比例及含量多少，為相關(guān)研究與測試人員提供定性定量的數(shù)據(jù)。

1.2 巖礦分析的特點(diǎn)

巖礦分析主要有以下特點(diǎn)：

1)巖礦稱樣量的變化非常大；

2)用于分析的巖礦所包含的礦物種類非常多，而且各種礦物含量分布不均勻，差別非常大，所以進(jìn)行分析時(shí)項(xiàng)目繁多，需要非常的細(xì)致入微；

3)所選取的巖礦分析樣品需要具有代表性，這樣才能實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)到面，通過對(duì)樣品的各種情況進(jìn)行分析以達(dá)到對(duì)礦山的整體情況進(jìn)行掌握；

4)對(duì)巖礦樣品進(jìn)行分析時(shí)，由于該樣品具有多樣性與復(fù)雜性，而且又具有對(duì)礦山實(shí)際情況的代表性，所以對(duì)于巖礦樣品的分析技術(shù)與加工工藝要求非常高。

2 巖礦測試技術(shù)現(xiàn)狀分析

借助于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，我們對(duì)巖礦測試技術(shù)按其主要的研究方向分為宏觀、微觀、古代研究3個(gè)大的方面進(jìn)行現(xiàn)狀分析。

2.1 宏觀方面

從宏觀方面對(duì)巖礦測試技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行研究，主要表現(xiàn)從地球的宏觀角度來看待巖礦測試技術(shù)的運(yùn)用。首先將地球放在宇宙范圍內(nèi)，將其與其它天體進(jìn)行對(duì)比分析，使我們了解到了地球的物質(zhì)形態(tài)，解決了多年來科學(xué)技術(shù)無法解釋的現(xiàn)象。然后地球上的人類從全球角度出發(fā)，通過科學(xué)研究理論數(shù)據(jù)表明我們居住的地球與古老的認(rèn)識(shí)有很大差別。另一方面，從地球大環(huán)境的改變，認(rèn)識(shí)到我們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，要保護(hù)好我們的地球資源，保護(hù)環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展道路，而且保護(hù)環(huán)境成為了當(dāng)代人極其重要而又迫切的任務(wù)。所以從宏觀角度看待巖礦測試，為人類生存與發(fā)展指明了方向，為科學(xué)研究提出了新課題，開辟了新領(lǐng)域[2]。

2.2 微觀方面

微觀方面看待巖礦測試技術(shù)主要表現(xiàn)在對(duì)地球上極其微小世界的探究，比如礦山各種礦元素的含量、礦物質(zhì)的分布情況、礦元素的微觀分子原子結(jié)構(gòu)，很多時(shí)候?qū)ΦV物質(zhì)元素的研究已經(jīng)細(xì)致到微米、亞微米甚至納米。通過相關(guān)技術(shù)對(duì)我們周圍的物質(zhì)元素進(jìn)行分析研究，讓我們認(rèn)識(shí)到了地球上所有物質(zhì)形態(tài)的構(gòu)成，了解了物質(zhì)的起源與生長發(fā)展情況，對(duì)地球上的所有物質(zhì)有了一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。

2.3 古代研究方面

為了對(duì)歷史的發(fā)展進(jìn)程與文化進(jìn)行研究與分析，巖礦測試是考古工作中的重點(diǎn)部分。為了研究地球萬物的發(fā)展歷程及以后的演變趨勢，運(yùn)用巖礦測試技術(shù)對(duì)古氣候、古環(huán)境、古生態(tài)學(xué)進(jìn)行研究，為地質(zhì)科學(xué)探索打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)石荀、疊層石、貝殼、珊瑚、巖層進(jìn)行研究，分析地質(zhì)變化。

3 巖礦測試的步驟和技術(shù)

3.1 巖礦樣品加工

當(dāng)我們采集到原始巖礦樣品時(shí)，通常會(huì)被送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行巖礦加工，以完成對(duì)巖礦樣品進(jìn)行重量鑒定。不同的巖礦種類有不同的質(zhì)量，小質(zhì)量的有幾克，中等質(zhì)量的有幾公斤，大的有幾十公斤至幾百公斤不等。對(duì)原始巖礦樣品進(jìn)行加工以獲得巖礦樣品是我們巖礦鑒定工作的第一步程序。

3.2 定性分析和半定量分析

通過對(duì)原始巖礦樣品進(jìn)行加工，以后獲得均勻的待測巖礦樣品以后，就是對(duì)巖礦的定性分析和半定量分析。這里的定性分析是指測試巖礦樣品的元素組成，掌握該巖礦的基本類型。半定量分析是指對(duì)待測巖礦樣品中的各種元素含量及占比進(jìn)行定量分析。在這種粗略的定性與定量測試基礎(chǔ)之上，結(jié)合具體的要求與規(guī)定，在檢測工具技術(shù)與環(huán)境允許的能力范圍之下，制定出對(duì)待測元素所采用的測定方案與技術(shù)，準(zhǔn)備相應(yīng)的消除干擾措施。

3.3 確定測定方法

確定元素的測定方法要根據(jù)上一步完成的定性和半定量分析數(shù)據(jù)與結(jié)果，有計(jì)劃有目的的進(jìn)行，其測定的方向主要是待測定元素的準(zhǔn)確含量和待測樣品中的共存元素具體情況。

3.4 鑒定分析方案的確定

鑒定分析方案的確定是巖礦測試程序中最復(fù)雜的工作，因?yàn)閹r礦樣品中所含的元素種類與含量各不相同，而且多種元素共存，相互影響，所以對(duì)不同的元素進(jìn)行鑒定分析時(shí)要分別選用相適應(yīng)的測定方法和分離方法。對(duì)巖礦樣品的鑒定分析，通常要考慮對(duì)巖礦樣品中各種元素設(shè)定不同的鑒定方法，同時(shí)還要對(duì)共存的不同元素之間設(shè)定不同的分離方法，當(dāng)運(yùn)用外界方法將被測定元素之外的其他元素分離之后，還要為其他混合元素設(shè)定分解方法，同時(shí)每個(gè)步驟中要設(shè)定干擾元素的消除方法，這其中任何一項(xiàng)工序做的不準(zhǔn)確不徹底都將影響到最終的檢測結(jié)果。

3.5 分析鑒定

當(dāng)分析鑒定方案確定以后，我們就可以按照分析鑒定方案，有步驟、有計(jì)劃、有目標(biāo)的對(duì)巖礦樣品進(jìn)行分析鑒定。要注意的是，在分析鑒定的過程中一定要嚴(yán)格遵守相關(guān)的操作程序，小心謹(jǐn)慎的對(duì)待每一步分析鑒定工作，避免操作錯(cuò)誤，降低操作誤差，盡量保證鑒定分析的結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性。

3.6 審查分析結(jié)果

當(dāng)分析鑒定工作完成以后，就是對(duì)鑒定分析的結(jié)果進(jìn)行審查分析，通過參數(shù)對(duì)照分析鑒定的結(jié)果是否準(zhǔn)確，同時(shí)通過相應(yīng)的審查與檢驗(yàn)工作，找出鑒定分析過程中隱藏的問題，以便在鑒定分析的時(shí)候能夠解決更多的問題，在這樣一次一次的審查分析之后，最終的鑒定結(jié)果將會(huì)更加準(zhǔn)確。

4 巖礦分析技術(shù)

4.1 元素形態(tài)分析技術(shù)

巖礦中含有各種各樣的元素，每種元素都具有各自的特性，不同的元素在不同的存在情況下會(huì)顯示出不同的特點(diǎn)，對(duì)巖礦中的元素進(jìn)行分析，首先應(yīng)該將巖礦樣品中的元素提煉出來觀察其物理形態(tài)。不同的顏色具有不同的物理形態(tài)，對(duì)其研究時(shí)要使用合適的研究方法。例如采用氣相色譜技術(shù)對(duì)巖礦中的元素進(jìn)行分析研究，這種方法適合用于大部分巖礦中元素的分析測定，而且在實(shí)際應(yīng)用過程中，具有很高的準(zhǔn)確性和有效性。

4.2 野外現(xiàn)場分析技術(shù)

野外現(xiàn)場分析技術(shù)多用于地質(zhì)勘查現(xiàn)場工作的時(shí)候，因?yàn)樗m用于巖礦勘測現(xiàn)場及時(shí)的對(duì)巖礦元素分布情況進(jìn)行分析，而且準(zhǔn)確度較高，這種技術(shù)多用于煤礦的勘探測定過程。另外，野外現(xiàn)場分析技術(shù)運(yùn)用最廣泛的是用來研究地質(zhì)學(xué)，對(duì)于大型的地質(zhì)災(zāi)害測定優(yōu)非常高的準(zhǔn)確性，例如通過這種方法對(duì)地震的變化狀態(tài)進(jìn)行掌握，能夠?yàn)槲覀兲崆邦A(yù)防地質(zhì)災(zāi)害做好準(zhǔn)備。

4.3 綠色測試技術(shù)

創(chuàng)造綠色測試技術(shù)同樣是為了減少對(duì)巖礦測定分析研究為環(huán)境造成的污染，是一種保護(hù)生態(tài)環(huán)境降低研究污染的做法，另一方面還能控制樣本的損失，使檢測結(jié)果具有更高的準(zhǔn)確性。例如用其他方法對(duì)巖礦樣品進(jìn)行測定，會(huì)對(duì)樣品進(jìn)行一次又一次的加工處理，同時(shí)還會(huì)用到化學(xué)試劑對(duì)待測樣品中非測定元素進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，這種做法嚴(yán)重影響到樣本的質(zhì)量，也會(huì)對(duì)巖礦待測樣品的成分帶來巨大的損耗。而運(yùn)用綠色測試，則有效避免了這些損害樣本質(zhì)量的做法，保證了研究的準(zhǔn)確性。同時(shí)這種測試技術(shù)研究費(fèi)用低，屬于低成本操作，而且保護(hù)環(huán)境。

4.4 色譜測試技術(shù)

運(yùn)用色譜測試技術(shù)能夠研究待測樣品中的有機(jī)化學(xué)成分。例如現(xiàn)在很多地區(qū)的水質(zhì)受到地質(zhì)環(huán)境的影響，利用色譜技術(shù)對(duì)水質(zhì)及土壤進(jìn)行分析(色譜分析表如下表1),能夠檢測出水質(zhì)及其他檢測技術(shù)不能測出的污染物，然后通過對(duì)檢測出來的物質(zhì)進(jìn)行分析研究，制定相應(yīng)的解決辦法與措施，有效的改善土壤和水質(zhì)的狀況，為綠色生態(tài)作出貢獻(xiàn)[3]。

表1 色譜分析表

5 地質(zhì)勘查工作中的問題分析

1) 工作人員能力不高

結(jié)合當(dāng)前從事巖礦測試技術(shù)的工作人員總體水平來看，很多一線的巖礦測試工作人員業(yè)務(wù)綜合水平嚴(yán)重限制了巖礦測試技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，巖礦測試工作人員的能力低導(dǎo)致出現(xiàn)了探測速度慢，探測結(jié)果準(zhǔn)確度不高，巖礦測試工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力等相關(guān)問題。而導(dǎo)致一線的巖礦測試工作人員綜合素質(zhì)不高主要原因有以下兩點(diǎn)。第一，目前國內(nèi)高校沒有一所能夠?qū)r礦測試技術(shù)作為一門專業(yè)讓學(xué)生選擇去學(xué)習(xí)。這樣就導(dǎo)致很多學(xué)生想要學(xué)習(xí)巖礦測試技術(shù)，但是卻不能學(xué)到巖礦測試技術(shù)的知識(shí)與技術(shù)，嚴(yán)重限制了學(xué)生對(duì)巖礦測試技術(shù)更深層次的學(xué)習(xí)。我國各大高校對(duì)于巖礦測試技術(shù)專業(yè)學(xué)生教育水平限制了巖礦測試工作人員的發(fā)展水平，他們的專業(yè)水平低，業(yè)務(wù)能力不高，不能滿足快速變化的時(shí)代背景下巖礦測試技術(shù)的需要。實(shí)際調(diào)查顯示，我國現(xiàn)有的巖礦測試技術(shù)相關(guān)工作人員，巖礦測試專業(yè)的人才非常少，缺乏巖礦測試的工作經(jīng)驗(yàn)，處理不好實(shí)際工作難題。而且還有很多非巖礦測試專業(yè)的人員從事該項(xiàng)工作，他們對(duì)工作中所需要用到的大型儀器設(shè)備以及相關(guān)檢測原理與技術(shù)理解不到位，需要經(jīng)過長期的學(xué)習(xí)與工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，才能勉強(qiáng)完成相應(yīng)的工作需要。在這種環(huán)境下的巖礦測試技術(shù)工作效率非常低，發(fā)展非常緩慢，很難開展更高層次的相關(guān)工作。導(dǎo)致巖礦測試相關(guān)人員能力不高的第二點(diǎn)原因是，巖礦測試機(jī)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)部領(lǐng)導(dǎo)與管理出現(xiàn)了問題，通過了解，巖礦測試機(jī)構(gòu)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)人員普遍缺乏對(duì)巖礦測試工作人員進(jìn)行理論知識(shí)培訓(xùn)與新技術(shù)新知識(shí)的普及，這樣使得很多巖礦測試工作人員在經(jīng)過多年的工作以后，相關(guān)的知識(shí)與技術(shù)沒有得到提高，綜合能力沒有得到進(jìn)步，新知識(shí)新技術(shù)沒有及時(shí)掌握，不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展過程中的巖礦測試工作需要，嚴(yán)重影響了巖礦測試工作進(jìn)度。在近幾年來，國家機(jī)構(gòu)乃至國際相關(guān)的專業(yè)小組對(duì)巖礦測試相關(guān)工作比較重視，相關(guān)的知識(shí)與技術(shù)更新頻率很高，如果現(xiàn)有的工作人員不能夠在工作中學(xué)習(xí)總結(jié)，及時(shí)對(duì)自己的能力進(jìn)行更新，掌握最新最好的巖礦測試技能，將會(huì)逐漸被淘汰[4-6]。

2) 儀器設(shè)備配置不完善

我國的巖礦測試與分析技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)有了不斷的進(jìn)步與提高，所以為技術(shù)發(fā)展需要所提供的相應(yīng)設(shè)備更新速度也很快。一般的實(shí)驗(yàn)室都配備了X熒光光譜儀、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、電感耦合等離子質(zhì)譜儀、原子熒光分光光度計(jì)、紫外可見分光光度計(jì)主要儀器設(shè)備，但是也有很多地區(qū)這些設(shè)備配備不完善，尤其表現(xiàn)在電子探針、激光拉曼儀等這些巖礦測試高尖端設(shè)備的配備，這就使得巖礦測試工作在開展的過程中存在一些短板，很多項(xiàng)目分析只能通過原始落后的手工分析方法進(jìn)行，導(dǎo)致最終的檢出限準(zhǔn)確度，精密度以及時(shí)間效率，質(zhì)量都不能達(dá)到相應(yīng)的要求[7]。

6 解決辦法

1) 提高測試人員綜合能力

通過提高測試人員的綜合能力以提高巖礦測試相關(guān)工作的效率與質(zhì)量。提高測試人員的綜合能力第一是提高測試人員的基礎(chǔ)知識(shí)，可以在各大高校更多的開展巖礦測試專業(yè)；第二是以更專業(yè)的知識(shí)與技術(shù)武裝巖礦測試專業(yè)人員，為后續(xù)工作過程中的技術(shù)提高與進(jìn)步打下理論基礎(chǔ)；第三是在實(shí)際工作環(huán)境中，巖礦測試管理人員要對(duì)員工進(jìn)行定期培訓(xùn)，定期進(jìn)行知識(shí)以及技術(shù)更新，并進(jìn)行考核，鼓勵(lì)工作人員多做巖礦測試專業(yè)的學(xué)術(shù)研究，探索更多的巖礦測試知識(shí)與技術(shù)，提高綜合工作能力與學(xué)術(shù)水平。

2) 優(yōu)化資源配置

對(duì)于很多落后地區(qū)存在巖礦測試工作檢測設(shè)備陳舊與老化等問題，知識(shí)與技術(shù)得不到更新。國家相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)該統(tǒng)籌安排資源利用，實(shí)現(xiàn)資源共享，為落后地區(qū)提供先進(jìn)的巖礦測試設(shè)備。

3) 優(yōu)化測試方法

目前各儀器的檢測能力都比較高，從理論上來說元素周期表上的元素都能檢測。但每到實(shí)際應(yīng)用時(shí)卻會(huì)遇到較多的限制，比如As、Sb等易揮發(fā)元素在經(jīng)酸分解后就不能與Cu、Zn等元素共同存在于一套體系中，不能同時(shí)進(jìn)行檢測。測試方法的優(yōu)化就在于利用相應(yīng)的技術(shù)手段，將常規(guī)不能共存于同一體系的元素集中到同一體系中，在減少測量體系的同時(shí)也就提高了測試的效率[8]。還可以通過一些分離富集的方法提高待測元素的濃度，提高測量的準(zhǔn)確度和精密度。

7 結(jié) 語

地質(zhì)勘查行業(yè)發(fā)展情況，會(huì)受到巖礦測試技術(shù)的影響。通過提高測試人員綜合能力，優(yōu)化資源配置，優(yōu)化測試方法解決巖礦測試中的問題，從而提高效率。