巖礦分析化驗技術(shù)研討

秦治學(xué)

(四川會理鉛鋅股份有限公司, 四川 會理 615108）

我國礦產(chǎn)資源十分豐富，巖礦年開采量也比較大，怎樣提高巖礦測試分析的質(zhì)量以提取出更加有用的礦產(chǎn)元素是巖礦開采過程中最為關(guān)鍵的工作之一。巖石礦物中含有多種組成元素和化學(xué)元素。為了有效地對這些復(fù)雜成分進行綜合評價和測定，必須采用科學(xué)的分析方法進行檢測。在許多的巖礦分析儀器中，電感耦合式等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）都有著相當(dāng)好的使用效果。通過對巖石礦物的分類化驗可以更明確地掌握元素成分和具體含量等狀況，為進一步研究和使用某些微量元素提供了必要依據(jù)。從而通過選用正確的化驗方案和嫻熟的操作技能才能使最終分析結(jié)果，保證了化驗品質(zhì)。

1 相關(guān)概述

1.1 巖石礦物概述

地質(zhì)礦產(chǎn)是地殼中一個或數(shù)個化學(xué)元素的天然聚合物以及地殼的各種地質(zhì)活動產(chǎn)物。巖礦是自然界中最普遍的化學(xué)元素組成類型之一，但由于地質(zhì)活動的差異，巖礦的種類也呈現(xiàn)了多樣性的特征。在大自然中，目前存在的巖礦類型已達百余種，其中鹽礦類型更達百余種；但在大自然中常用的巖石礦物，大致有這樣幾類：鐵及其化合物﹑磁鐵礦等含氧礦石，以及碳酸鹽類礦石（如方解石﹑白云石），硅酸鹽類礦物（如云母﹑長石﹑角閃石）等。礦石通常都具有特定的外觀形狀和物理性質(zhì)，這些特性能夠有助于人們區(qū)分出各個類型的礦石。

1.2 巖石礦物分析的意義

巖礦分析化驗工作是地質(zhì)工作的前提和基礎(chǔ)，在獲取地質(zhì)信息﹑確定基本地質(zhì)條件以及人類觀察自然和開發(fā)礦產(chǎn)資源方面起著重要的指導(dǎo)作用。目前我國已經(jīng)建立起了較為完善的巖礦分析測試體系，并且取得了較好的成效。但是，在實際應(yīng)用中仍存在一定問題需要解決，因此加強其研究十分有必要。一是進行礦物普查時，需要查明巖石礦物是否存在。二是要測定巖石礦物中各種化學(xué)元素的含量，以確定它們是否含有任何類型的礦物，并因此計算礦物的提取量和檢查這種方法的可行性，以及比較使用巖石各種類型礦物的經(jīng)濟價值和成本。從勘探和找礦的角度出發(fā)，對巖石礦物原料分析基礎(chǔ)上獲得的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行加工處理，不僅可以了解到礦物與礦產(chǎn)之間的關(guān)系，還能為地質(zhì)勘探提供依據(jù)。三是巖石礦物原料的分析結(jié)果還可以確定巖石礦物的共生元素及其狀況，以便預(yù)測礦石品位和制定最佳開采方案。與此同時，在工程地質(zhì)調(diào)查﹑采礦和礦物分析以及巖石檢查中也發(fā)揮了不可或缺的作用，在建設(shè)﹑合理利用地質(zhì)資源﹑重建地質(zhì)災(zāi)害和防災(zāi)方面，可以為有關(guān)部門或機構(gòu)提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料，以利于相關(guān)工作的有序進行。

2 巖石礦物分析化驗

2.1 化驗樣品的加工制作工作

在分析化驗過程中，巖石礦物樣品的收集是第一步，并且樣品收集，制作的方法，還將對于后續(xù)分析化驗工作的進行和最終成果的精確性，有著直接的影響。①取樣時應(yīng)盡可能取自不同地區(qū)，使試驗分析的結(jié)果更接近整個礦區(qū)的真實情況。來自不同地區(qū)的樣品應(yīng)盡可能保持其總重量以及樣品袋和樣品瓶的原始狀態(tài)一致。在實驗室中完成分析方法的分析，不需要復(fù)雜的設(shè)備和昂貴的儀器，只需簡單的工具就能完成各種樣品的檢測及加工處理工作。如果采用其他方法來制作樣品，則會導(dǎo)致樣品成分含量出現(xiàn)較大差異。為了更好地實現(xiàn)地質(zhì)樣品的有效利用與研究，就應(yīng)當(dāng)針對其中存在的問題展開深入探究，從而制定出科學(xué)合理的解決方案。②粉碎機粉碎后得到的巖石樣品呈粉末狀，不受其他無關(guān)因素影響，從而提高了分析測定結(jié)果的精確性[1]。但是在實際應(yīng)用過程中，由于受到測試要求﹑樣品性質(zhì)等方面的影響，往往會出現(xiàn)一些問題，如：樣品的綜合性差﹑樣品設(shè)備不穩(wěn)定﹑數(shù)據(jù)缺乏一致性和代表性等等。在對巖石礦物性質(zhì)進行研究時，需要將實驗分析作為重要的分析工作環(huán)節(jié)來對待，做好相應(yīng)的質(zhì)量分析管控；對于礦石樣品而言，由于其成分復(fù)雜且不穩(wěn)定，需要按照一定比例來制作成符合實驗室分析方法使用的測試樣本。此外，還可以根據(jù)相關(guān)規(guī)定，將樣品分為礦樣和非礦樣兩部分。礦物樣品的均勻性越高，其代表性就越強，這對于實驗分析樣品來說至關(guān)重要。③樣品加工時需要注意以下幾點：第一，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行各項管控措施，確保樣品加工后所獲得的原始樣品物質(zhì)具有良好的代表性；樣品的取樣量也是非常重要的一個因素，因為它直接影響到產(chǎn)品的均勻性，所以一定要選擇合適的加工方法來控制產(chǎn)品的質(zhì)量和粒度大小，這樣才能確保樣品試樣分析后得到的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確可靠，同時也能提高對試樣的均勻性進行檢測的能力；第二，還要做好樣品運輸及保管工作，避免因運輸或存放不當(dāng)導(dǎo)致其失去原有價值和使用功能；同時還應(yīng)確保樣品不受外界環(huán)境的干擾，保持樣品性質(zhì)不變。還要確保設(shè)備完善，合理和實驗室管理程序以及確保樣品在儲存，試驗，準(zhǔn)備和待檢期間不發(fā)生破損，遺失，變質(zhì)和劣化。

2.2 礦物制樣的測定方法

在礦物的收集中，要確保選擇的樣品是有代表性的，如不能包括全部礦物，應(yīng)包括大部分礦物特質(zhì)。在采礦區(qū)中進行采樣工作之前，需要先確定所采礦物是否符合試樣標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能確保采集數(shù)據(jù)的不完整性。在對礦石樣品進行處理之前，首先要對其中具有工業(yè)價值的部分進行分離，然后再對分離后的礦石進行分析檢驗。對于礦山生產(chǎn)而言，采礦工程是一項十分重要的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，只有做好這項基礎(chǔ)工作才能夠為后續(xù)礦產(chǎn)開發(fā)提供可靠保障[2]。從目前來看，我國大部分地區(qū)都已經(jīng)開始應(yīng)用到了選礦技術(shù)。在進行礦物提取之前，一定要做好礦物樣品的準(zhǔn)備工作。一是采樣器。采樣器可以分為機械式和電子式兩種類型。二是稱量系統(tǒng)。礦物樣品主要由礦物質(zhì)組成，不同種類的礦物質(zhì)具有不同性質(zhì)。樣品質(zhì)量的好壞直接影響到最終得到的礦物重量。因此，樣品測試時，可選擇新的測試方式——多元化的樣品重量。即樣品制備時盡量多次破碎礦物樣品為代表樣品，該方法更切合實際，性價比較高。

2.3 制定礦物分析方案

由于巖礦中所含元素種類極多，且每種元素的測定方法也不相同，這就給巖礦測定方法選擇增加了困難。在實際工作中，由于受到多種因素的影響，使得現(xiàn)有的礦石試樣測定方法存在一定的問題，例如：數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確﹑數(shù)據(jù)不完整等情況，這些都會導(dǎo)致對元素的測定缺乏科學(xué)性與合理性，從而無法對礦石試樣進行有效分析。在對礦石試樣進行研究之前，首先要明確各種測定方法之間存在的差異，然后再根據(jù)這些差異來制定相應(yīng)的分析方案，這樣才能提高礦石試樣的最終結(jié)果的精確度。為了使這些分析方法能被正確使用，必須對每種方法都要充分了解，并嚴(yán)格按照其規(guī)范操作。擬定測定方案時應(yīng)全方面地考慮巖石礦物中所有元素的特性，如條件許可，可擬定各種測定方案并加以考慮，擇優(yōu)錄取。

2.4 巖礦化學(xué)成分的定量測定

為了保證巖石中礦物的分析質(zhì)量，正確的分析方法尤為重要。樣品的類型和分析所需的時間不同，從而導(dǎo)致分析檢驗結(jié)果存在差異。所以，在進行分析檢驗時，應(yīng)根據(jù)實際情況合理地選取合適的方法和儀器，并嚴(yán)格按照規(guī)定的誤差允許值﹑準(zhǔn)確度及檢出限等各項指標(biāo)來進行試驗，符合國家有關(guān)規(guī)定或者相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而保證化驗分析的質(zhì)量?；灧治鲂枰谝欢ǖ沫h(huán)境條件下進行，包括特殊的實驗設(shè)備，專業(yè)的實驗人員以及專業(yè)的儀器等等，這些都是影響其安全性能的因素。通常選擇更規(guī)范的實驗分析方法，如顧客有特殊需求，有關(guān)部門特殊需求等，可以使用既定的非標(biāo)準(zhǔn)方法分析結(jié)果[3]。巖石礦物的測定方法主要有兩個部分組成。一是要根據(jù)具體樣品的具體情況來確定合適的測定方法，這可以更準(zhǔn)確地反映出礦物的特征。同時，符合巖石礦物的各種性質(zhì)。第二，還必須充分考慮到巖石的礦物特性，并應(yīng)考慮到測量不同類型巖石或巖石中更復(fù)雜礦物的不同方法，以避免漏測或擅自添加工序等現(xiàn)象發(fā)生；三是在實際測定時，應(yīng)注意靈活處理。對于礦物元素或雜質(zhì)含量高的巖石，可采用原子吸收法進行測量；對于某些金屬元素含量較高的巖石，應(yīng)使用電感耦合等離子體質(zhì)譜法來檢測。對某些礦物元素含量相對較多的巖石應(yīng)選擇滴定法或重量法等來進行檢測，以確保對巖石礦物進行分析化驗的結(jié)果準(zhǔn)確。

2.5 數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析

分析化驗結(jié)束后，技術(shù)人員需要對若干組樣本的測定結(jié)果加以總結(jié)并統(tǒng)一加工。但是由于受到樣品和儀器等因素的影響，使得樣品分析化驗結(jié)果會出現(xiàn)一定的差異。所以，有必要對資料進行比較，加工，對有明顯錯誤的測量結(jié)果加以排除。在實際工作中，為了保證化驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，通常會從多個專業(yè)角度出發(fā)，采用以點帶面的方式，對整個采礦區(qū)域內(nèi)的各種化學(xué)元素進行檢測。巖石礦物的數(shù)據(jù)管控主要包括數(shù)據(jù)核查﹑數(shù)據(jù)判斷﹑數(shù)據(jù)采集與傳輸以及數(shù)據(jù)管控等環(huán)節(jié)；在實際工作當(dāng)中，可以選擇不同類型的實驗設(shè)備來實施檢測。具體而言，包括實驗室分析天平﹑離子色譜儀﹑原子吸收光譜儀等等。數(shù)據(jù)收集是基于對數(shù)據(jù)的控制和驗證，通常分為自動和手動數(shù)據(jù)收集兩種類型；數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量控制包括公式﹑表格，常數(shù)及其他應(yīng)用方式；數(shù)據(jù)判定包括基于規(guī)范，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進行具備時效性，準(zhǔn)確性與合理性的評判；數(shù)據(jù)傳遞包括基于流程的控制，確保數(shù)據(jù)傳遞過程中不丟失，維護數(shù)據(jù)完整性；數(shù)據(jù)核查的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)計算及其他環(huán)節(jié)的有效驗證；數(shù)據(jù)更正中注明更正依據(jù)與理由。

3 巖石礦物分析化驗的質(zhì)量控制方法

3.1 儀器設(shè)備質(zhì)量控制措施

實驗的質(zhì)量不僅受工作人員的影響，更重要的是受設(shè)備和實驗質(zhì)量的影響。在實際操作中，設(shè)備必須記錄所有數(shù)據(jù)，以表明設(shè)備的狀況決定了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了提高實驗室的工作效率，需要注意以下幾個方面：①準(zhǔn)備好儀器和相關(guān)工具。對于每一個實驗員來說都應(yīng)該熟悉自己所要用到的各種儀器設(shè)備。②認(rèn)真維護﹑檢修設(shè)備[4]。具體而言，在試驗開始前，一定要考察好相應(yīng)的裝置，這樣才能充分發(fā)揮裝置的性能。在試驗結(jié)束后一定要對其進行維修與養(yǎng)護，甚至在當(dāng)時不需要時也要對其進行很好的維護與養(yǎng)護，以確保設(shè)備性能良好。③為了提高設(shè)備的正確率。工作人員一定要注意對設(shè)備進行管理標(biāo)識以及校準(zhǔn)工作，并且要對其運行狀態(tài)以及故障維修情況進行詳細(xì)記錄，確保其具有良好的工作狀態(tài)。

3.2 巖礦資源化驗分析保證措施

巖石礦物化驗分析資源的保障措施對于整個地質(zhì)勘查行業(yè)來說是至關(guān)重要的，也是非常重要的環(huán)節(jié)之一。①在人員保障上。工作人員一定要具備專業(yè)操作能力才可以確保設(shè)備儀器正常運行，還可以合理評價和鑒定成果精準(zhǔn)程度。儀器設(shè)備使用過程中，為了確保儀器設(shè)備能夠正常運行，需要做好化驗分析前的檢定和校準(zhǔn)工作，并按照相關(guān)規(guī)定建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)管理程序，通過嚴(yán)格的溯源核查來保證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的溯源性。②分析化驗環(huán)境方面，為了確保實驗安全，必須對儀器設(shè)備進行維護，以提高化驗分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外還要加強實驗室管理，防止污染，確保檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，同時也應(yīng)注意保持室內(nèi)通風(fēng)﹑干燥﹑潔凈等條件，保證操作人員身體健康。③在后勤保障中，為避免物料中存在雜質(zhì)，要嚴(yán)格檢驗物料，試劑才能適用，不然會影響化驗結(jié)果。另外還應(yīng)重視對樣品的保存與保管，保證其不變質(zhì)﹑不變味或發(fā)生霉變現(xiàn)象，以便于后續(xù)研究和應(yīng)用。

3.3 巖礦分析實驗環(huán)境控制措施

由于實驗結(jié)果受環(huán)境影響較大，在完成材料﹑人﹑設(shè)備和實驗方案的精確操作后，就需要嚴(yán)格控制實驗室環(huán)境，實驗室空氣質(zhì)量﹑光線和溫度也是非常重要的。而這些條件中最關(guān)鍵的是空氣品質(zhì)問題。因為空氣品質(zhì)直接關(guān)系到人體健康及工作效率，同時還與企業(yè)的安全生產(chǎn)息息相關(guān)。目前很多企業(yè)已經(jīng)意識到了這個方面存在的問題。所以，試驗開始前一定要請工作人員對各項環(huán)境指標(biāo)進行認(rèn)真測試與控制，如出現(xiàn)不符情況一定要盡快落實治理。因為有些器材對光的要求較嚴(yán)，因此一定要擺正它們的位置，做好標(biāo)志。另外，為了保證工作人員能夠在良好的實驗環(huán)境中進行操作和學(xué)習(xí)，還要注意控制好實驗室內(nèi)的溫度﹑濕度等條件，防止各種腐蝕物品的侵入，同時也要避免產(chǎn)生刺激性氣味。所以要求所有工作人員都要遵守實驗室各項規(guī)章制度，這樣才能確保實驗工作順利開展。

3.4 技術(shù)人員綜合素養(yǎng)提升措施

巖石的礦物分析是一項技術(shù)含量很高﹑專業(yè)性很強的工作，需要專業(yè)人員具備豐富的專業(yè)經(jīng)驗和知識。在這方面，專家應(yīng)更好地理解和掌握巖石中礦物的分析結(jié)果，以提高分析質(zhì)量。這是確保為分析提供可靠技術(shù)支持的唯一途徑。巖石礦物種類繁多，其性質(zhì)也各不相同，因此，需要采用不同的測定方法進行測定。所以，在實際工作中，相關(guān)技術(shù)人員必須結(jié)合具體情況進行具體分析，選擇合適的分析方法。只有具備較強的專業(yè)技能和豐富的工作經(jīng)驗，才能在巖石礦物原料分析中發(fā)揮應(yīng)有的作用，從而提高自己的專業(yè)素質(zhì)[5]。因此，技術(shù)人員必須具有較高的綜合素質(zhì)與業(yè)務(wù)技能水平。如嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的職業(yè)精神，善與人配合，主動與人交流的優(yōu)良性格等，這都是優(yōu)質(zhì)完成分析化驗任務(wù)的重要保證。只有這樣才能夠保證巖礦分析測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.5 分析化驗儀器管理措施

儀器設(shè)備的選擇與管理也直接關(guān)系到巖石礦物的分析化驗成果。如一些儀器，設(shè)備由于使用頻率高，磨損比較嚴(yán)重，或靈敏度不夠，易使測定結(jié)果誤差偏大。也有部分容器，上一次分析化驗后未進行全面清洗，容器內(nèi)壁，底部仍殘留有一定數(shù)量的巖石粉末等，這些都將干擾本試驗的測定結(jié)果。所以在實施質(zhì)量控制的過程中，一方面要與技術(shù)方案相結(jié)合，統(tǒng)計并檢查各種儀器，設(shè)備的備齊情況，同時也要對其進行全面的檢驗。在檢驗中必須按照操作規(guī)程進行操作，保證各項指標(biāo)符合相關(guān)要求，以確保檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。同時還要做好校準(zhǔn)工作。對不合格的測量儀器﹑設(shè)備及容器應(yīng)及時進行調(diào)零和調(diào)整，確保所用標(biāo)準(zhǔn)材料的測量精度。如果出現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)及時更換。分析后，使用過的儀器，如容器，也應(yīng)恢復(fù)到之前的狀態(tài)，并徹底清潔。對于不符合檢測要求的，應(yīng)及時予以更換；對于損壞較大的，則需盡快修復(fù)或重新制作。此外，還應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進行操作，使用后還應(yīng)集中處理試樣，以免產(chǎn)生污染。

4 結(jié)論

在地質(zhì)勘探作業(yè)過程中，巖石礦物分析化驗不但是一個重要組成部分，而且在我國礦業(yè)發(fā)展過程中有著明顯積極的意義，所以相關(guān)工作人員要不斷地加強對其進行研究和討論，并且要注重積累工作經(jīng)驗，切實加強分析化驗工作，從而為確保其分析化驗成果的正確性提供保證。由于地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，導(dǎo)致常規(guī)的巖礦分析測試方法不能完全滿足實際需要，這就給地質(zhì)找礦帶來了一定困難。在實際開展地質(zhì)工作時，要明確巖石礦物分析鑒定過程中存在的問題及相應(yīng)的解決措施，選擇適當(dāng)?shù)臏y量方法和識別方法來提高分析估計的準(zhǔn)確性，從而促進地質(zhì)勘探工作的順利開展。