礦物采樣與制樣及化驗分析方法

王磊 王東 張磊

摘 要：伴隨著我國科技水平的提升，我國采礦業(yè)取得了令人矚目的成就。采礦工作實(shí)踐中，礦物采樣、制樣與化驗分析工作的開展能對礦物中含有的各類礦物資源量及成分進(jìn)行有效分析，為采礦精確性及工作質(zhì)量提供保障。本文就礦物采樣與制樣及化驗分析方法展開探討。

關(guān)鍵詞：礦物采樣；制樣；化驗分析

引言

采礦業(yè)的發(fā)展為工業(yè)生產(chǎn)提供了更多原材料，促進(jìn)了工業(yè)的發(fā)展。在某種程度上，采礦業(yè)的發(fā)展也有利于物理化學(xué)等學(xué)科的進(jìn)步。礦物采樣與制樣是為了分析礦物中的各組成成分與含量。

1 礦物的基本性質(zhì)分析

就目前地質(zhì)化驗科學(xué)的發(fā)展來看，礦物的性質(zhì)主要分為光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)和電學(xué)性質(zhì)及其他性質(zhì)四種。透明度和反射力是礦物光學(xué)性質(zhì)中的中藥表現(xiàn)形式，所謂透明度主要是指礦物透過可見光波的能力，當(dāng)然這只是一個概念性的問題，因為在礦物中根本不存在絕對透明或絕對不透明的礦物，根據(jù)《光性礦物學(xué)》來看，透明礦物與不透明礦物的劃分標(biāo)準(zhǔn)厚度為0.003mm。它的有效研究是必須借助顯微鏡方可完成的。礦物反射力主要是指礦物的晶體自然表面或人工磨光面對垂直入射光線的反射能力。反射力作為當(dāng)前研究和鑒定礦物的主要方法之一，其研究與鑒定的好壞與礦物反射力的反射率有著極大關(guān)系，因為礦物的透明度、折射率、吸收率、表面性質(zhì)與拋光程度均由反射率所決定，當(dāng)然反射率也是作為衡量光片拋光面質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，礦物的力學(xué)性質(zhì)主要是指在各種外力的作用下礦物所表現(xiàn)出來的基本性質(zhì)，從當(dāng)前礦物制片工藝來看，硬度、解理和裂開、韌性等均是礦物的力學(xué)性質(zhì)中包含的基本內(nèi)容。熱學(xué)和電學(xué)性質(zhì)在礦物中表現(xiàn)極明顯，由于礦物自身差異，使得它的熱學(xué)與電學(xué)性質(zhì)也存在一定差異，如石膏（CaSO4·2H2O）和黏土在加熱的條件下會脫水，而蛭石在加熱的情況下其自身體積比常溫時遞增20～25倍，且形狀也會隨之發(fā)生變化，而常溫狀態(tài)下的硫、煤等物質(zhì)在加熱時會燃燒等。一般而言，自然界常溫狀態(tài)下的礦物大多是不良導(dǎo)體或絕緣體，即電介質(zhì)，只有極少數(shù)的礦物有導(dǎo)電性，因此在地質(zhì)化驗工藝中常常利用電子探針對礦物樣品進(jìn)行分析，當(dāng)然必要時還必須采取如噴金、噴碳等工藝使之導(dǎo)電，繼而對礦物進(jìn)行分析。而礦物的其他性質(zhì)則包括可溶性、潤濕性（包括親液性、親水性、憎液性、疏液性等）。

2 礦物采樣與制樣

2.1 礦物采樣方法分析

一方面，對于采樣點(diǎn)所提取的礦產(chǎn)樣本來說，一定范圍的顯著代表性是必須具備的，不能僅以礦區(qū)某一個部分礦物、礦石元素為對象。所以，在采樣點(diǎn)制定中，應(yīng)與礦區(qū)山脈總體布局、走向相結(jié)合，盡量在整個礦區(qū)中均勻分布采樣點(diǎn)，盡量避免過于集中的采樣點(diǎn)。一般情況下，沿礦山巖體走向的中間與兩個端點(diǎn)位置、沿礦山傾斜方向的深與淺部都需進(jìn)行采樣點(diǎn)的布置，如此能將礦區(qū)各個地段地質(zhì)情況綜合反應(yīng)。采樣點(diǎn)分布過程中，采樣時也不能以均勻布置采樣點(diǎn)的方法為根據(jù)一味的開展，將各個地區(qū)間隔、覆蓋區(qū)域位置完全相同，此類布置方式對于礦山地質(zhì)特征的反映不夠準(zhǔn)確。礦山自身走勢、發(fā)展通常都極具復(fù)雜性，故而采樣點(diǎn)的布置還需考慮主要儲備量，需分地段實(shí)施重點(diǎn)采用。而在布置采樣點(diǎn)時還需增加布置數(shù)量或加大布置密度。另一方面，以礦石具體類型及工業(yè)要求為根據(jù)進(jìn)行采樣點(diǎn)的選擇。由于采集于采樣點(diǎn)的樣品，不但會用于分析該礦山的地質(zhì)，還會對其他開采與工業(yè)價值的評估結(jié)果構(gòu)成嚴(yán)重影響，因此在采樣點(diǎn)布置中對于礦石品質(zhì)要求需予以考慮。此外，在布置采樣點(diǎn)時，對于伴生組分的賦存分布及特點(diǎn)也需予以關(guān)注。

2.2 采樣施工

采樣施工指的是按照采樣計劃，在計劃的采樣點(diǎn)中獲取相關(guān)的試樣。采樣施工要做到采樣的實(shí)際位置應(yīng)與采樣設(shè)計布置的位置一致、縮分出來的礦樣能充分代表采出礦樣、礦樣品位的驗證和調(diào)整、礦樣的包裝和運(yùn)輸這四個方面。其中，采樣的實(shí)際位置應(yīng)與采樣設(shè)計布置的位置一致是為了使試樣反映原定的采樣計劃的試驗效果。從而保證采樣設(shè)計重量，與采樣點(diǎn)所采出的礦樣重量相吻合。為了執(zhí)行原定的的分析試驗，礦樣質(zhì)量不能過大或過小。除此之外，要重視礦物的管理，分別堆放不同采樣點(diǎn)采出的礦樣，防止混雜、丟失現(xiàn)象出現(xiàn)，避免雜質(zhì)在采樣施工過程中混入礦樣。

2.3 礦物制樣情況分析

從目前情況來看，對礦物樣品進(jìn)行制備情況是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。有研究指出，在進(jìn)行礦物制樣時，根據(jù)礦物的不同礦種、不同地質(zhì)目的、不同測試要求，旺旺會采取不同的制樣方法對礦物樣品進(jìn)行破碎、縮分，繼而制作成具有代表性的分析試樣。其中目前使用的最多的縮分方法中的縮分公式為Q（質(zhì)量kg）=K（縮分系數(shù)）d2（d為最大顆粒直徑mm）。由于不同礦物樣品分析要求不同，因此在樣品加工要求也不相同，特別是對具有特殊性質(zhì)的礦樣更是如此。比如在對金礦在自然狀態(tài)下的存在形式以自然金為主，它的分布情況是各部相同的，且延展性也存在差異，因此在制樣時，它的制作程序也更為復(fù)雜。若按照Q=Kd2來看，當(dāng)K值在0.8～1.0時，它的縮分粒度則應(yīng)≥0.84mm，然后再將其磨至分析所需粒度。同時還應(yīng)注意的是，由于巖礦石本身性質(zhì)的差異，在進(jìn)行采樣分析前，必須根據(jù)分析需求和巖礦石本身性質(zhì)而定，當(dāng)然還應(yīng)避免巖礦石的成份遭到破壞。

3 礦物化驗分析方法

（1）定量分析法。定量分析法是以原礦光譜半定量分析技術(shù)為主，該技術(shù)可將礦樣中元素含量快速了解，并大致明確其成份，主要是以光譜線強(qiáng)度、光譜出現(xiàn)情況等為根據(jù)進(jìn)行判斷。利用原礦光譜半定量分析技術(shù)，可使元素含量及有用的成份在短時間內(nèi)完成測試，可對存在于分析中的盲目性有效控制。該技術(shù)的利。利用主要是將化驗分析范圍縮小、促使化驗分析效率得到提升。然而，該方法在精確性上有所不足，故而通過該方法得到的結(jié)果并非是最終分析結(jié)果，僅能用于進(jìn)一步實(shí)驗的參考。（2）定性分析法。定性分析法是以化學(xué)元素分析為主，在完成了原礦光譜半定量分析后，已經(jīng)大致了解了礦樣化學(xué)成分，隨后需在此基礎(chǔ)上開展化學(xué)多元素分析。該技術(shù)主要是定性定量分析光譜分析結(jié)果中擁有較高含量的元素，該技術(shù)所得到的元素含量結(jié)構(gòu)不同于光譜分析機(jī)構(gòu)，具有一定的準(zhǔn)確性、精確度，可作為最終分析結(jié)果。上述兩種試驗分析方法的不同在于定性分析方法更為精準(zhǔn)，其結(jié)果可將一定的客觀依據(jù)供于開采使用。

4 礦物化驗實(shí)例

利用上文總結(jié)的礦物采樣、制樣及化驗分析基本方法，下面將以某地表赤鐵礦試樣化驗為例進(jìn)行化驗分析。首先，運(yùn)用原礦光譜半定量分析（定性）和化學(xué)多元素分析（定量）的化驗分析方法，對鐵礦試樣進(jìn)行分析。得出分析結(jié)果：在鐵礦中，主要的回收元素是鐵，伴生元素都未達(dá)到回收標(biāo)準(zhǔn)，硫，磷有害雜質(zhì)含量不高，二氧化硅含量較高。所以只需考慮去除雜質(zhì)硅。在化學(xué)多元素分析結(jié)果中，F(xiàn)eO、SiO2、MgO、CaO、FeS、Al2O3等是鐵礦的重要分析項目，該鐵礦二氧化硅含量很高，可判斷為酸性礦石，冶煉時需要配有大量的堿性溶劑。

結(jié)語

綜上所訴，礦物采樣、制樣與化驗分析不但與礦山開采計劃存在聯(lián)系，同時也會對地質(zhì)條件、礦物形態(tài)的評價構(gòu)成影響，通過分析所得到的結(jié)果也會在很大程度上影響礦山勘察及管理。基于此，在具體的采樣、制樣與化驗分析過程中，必須將各個環(huán)節(jié)落實(shí)，通過先進(jìn)化驗分析技術(shù)的應(yīng)用，為分析質(zhì)量提供保障。

參考文獻(xiàn)

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