化學(xué)儀器分析在現(xiàn)代巖礦分析技術(shù)中的應(yīng)用

涂曉婧

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河南總隊(duì)，河南信陽 464000）

在地質(zhì)工作過程中，巖礦分析占據(jù)關(guān)鍵地位，可為開展找礦以及地質(zhì)勘探工作提供扎實(shí)可靠的依據(jù)。由于巖礦成分較為復(fù)雜，需利用化學(xué)儀器分析的方式來開展檢測(cè)，明確其中的成分，提升工作質(zhì)量以及工作效率。本文分析巖礦分析技術(shù)內(nèi)容，指出化學(xué)儀器分析在現(xiàn)代巖礦分析技術(shù)中的運(yùn)用，以期為今后開展相關(guān)研究提供參考。

1 巖礦分析技術(shù)概述

1.1 巖礦分析技術(shù)的積極作用

隨著我國(guó)城市化和工業(yè)化的不斷推進(jìn)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有了進(jìn)一步提高，工程建設(shè)的規(guī)模和數(shù)量也在不斷增加，地質(zhì)勘探的工作量也在不斷增加，工作范圍也在不斷擴(kuò)大，這就促使我國(guó)的巖石分析技術(shù)不斷發(fā)展。由于巖石是在長(zhǎng)期的地殼變化中形成的，其在礦物質(zhì)含量以及成分上均具有較大的差異性，巖石中的礦物質(zhì)成分不同，對(duì)巖石的性質(zhì)也會(huì)造成較大的影響。而巖石分析技術(shù)可將巖石的成分構(gòu)成進(jìn)行精準(zhǔn)分析以及明確，對(duì)其中化學(xué)成分以及礦物質(zhì)含量也會(huì)進(jìn)行分析，可收集礦物質(zhì)的形成信息以及評(píng)價(jià)信息。在開展地質(zhì)工作的過程中，巖礦分析技術(shù)十分常用，在提升地質(zhì)工作效率的同時(shí)更帶動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，可有效促進(jìn)巖石開發(fā)以及礦產(chǎn)開發(fā)工作順利進(jìn)行。而在巖礦分析技術(shù)中，地質(zhì)勘查、礦石開采以及礦產(chǎn)冶煉等，均是其中重要組成部分[1]。

1.2 巖礦分析技術(shù)的特征

由于巖礦類型種類較多，不同種類的巖礦在化學(xué)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(zhì)中，巖石類礦產(chǎn)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(xué)成分，可利用化學(xué)儀器分析技術(shù)來對(duì)其中的成分進(jìn)行分析，可有效提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)等工作的進(jìn)度以及質(zhì)量。在巖礦分析的過程中，一般可對(duì)其中的化學(xué)成分進(jìn)行有效檢驗(yàn)。若需對(duì)成分的含量進(jìn)行分析，需引入更為先進(jìn)的檢驗(yàn)技術(shù)以及分析技術(shù)來對(duì)其進(jìn)行測(cè)定。與此同時(shí)，由于巖礦分析在特點(diǎn)上也存在較大的差異性，互相之間干擾性較強(qiáng)，在開展測(cè)定其化學(xué)成分含量的工作中需針對(duì)不同特征的巖礦選用不同的化學(xué)儀器分析技術(shù)，來提升其準(zhǔn)確性?？蛇x用分離富集的方式進(jìn)行，借助現(xiàn)代化儀器來開展分析工作。由于巖礦分析技術(shù)的特點(diǎn)，工作人員在開展分析的過程中，需端正工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)地開展工作，來提升巖礦分析水平[2]。

1.3 巖礦分析技術(shù)常用儀器

1.3.1 掃描電子顯微鏡

在開展巖礦分析技術(shù)中，掃描電子顯微鏡極為常用，其可對(duì)晶體礦物表面的形態(tài)以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描觀察并分析，可為接下來開展工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。相較于其他種類的分析儀器，掃描電子顯微鏡可對(duì)塊狀巖礦物質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于粉狀巖礦物質(zhì)也可進(jìn)行檢測(cè)。在利用電子顯微鏡放大之后，可為后續(xù)開展化驗(yàn)提供真實(shí)可靠的依據(jù)。而利用掃描電子顯微鏡放大之后的圖像，在立體感上較強(qiáng)，經(jīng)常被用來進(jìn)行寶石或者玉石的鑒定工作，對(duì)礦物質(zhì)氧化之后的形態(tài)也可進(jìn)行放大研究。并且掃描電子顯微鏡在操作上較為簡(jiǎn)單，結(jié)果生成速度較快，且準(zhǔn)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(tǒng)光學(xué)顯微鏡，透射電子顯微鏡可將光學(xué)顯微鏡下無法看清的物質(zhì)以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行清晰顯現(xiàn)，即使該物質(zhì)結(jié)構(gòu)小于0.2μm，屬于超微結(jié)構(gòu)或者亞顯微結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)和超微結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，可利用透射電子顯微鏡，在光源的選擇上選用波長(zhǎng)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(shù)也較高，在應(yīng)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(xué)特征以及礦石形成的晶體的分析，對(duì)于礦石風(fēng)化的礦物變化，在開展機(jī)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(jìn)行還原，且準(zhǔn)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(shí)間內(nèi)出現(xiàn)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(duì)巖石中的元素進(jìn)行分析，由于不同的礦物質(zhì)在屬性上的差異性，其在反射波長(zhǎng)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(xiàng)數(shù)據(jù)與所得出的巖礦樣本中的X射線衍射圖譜進(jìn)行比對(duì)，即可快速確定巖礦樣品中礦物質(zhì)成分以及含量。更可利用X射線衍射儀對(duì)巖礦中的顆粒進(jìn)行分析，得出其在尺寸以及結(jié)構(gòu)上的具體數(shù)據(jù)，在一些較為特殊的環(huán)境下，X射線衍射儀應(yīng)用率極高，可提升巖礦分析效率，更提升其準(zhǔn)確性[5]。

2 化學(xué)儀器分析在現(xiàn)代巖礦分析技術(shù)中的運(yùn)用

2.1 檢出限相對(duì)較低

在當(dāng)下，在地質(zhì)分類中，元素種類為33種。針對(duì)這33種元素，我國(guó)均設(shè)置出嚴(yán)格的檢出限制。因此，在開展化學(xué)分析的過程中，需保證每一種元素均可達(dá)到ng/g 級(jí)別。同時(shí)，我國(guó)對(duì)于元素的報(bào)告率，也做出了硬性規(guī)定，含量數(shù)據(jù)需在90%之上。為更好地提升檢出限，可在合理的基礎(chǔ)之上適當(dāng)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(jìn)行分析。而在實(shí)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(jìn)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(dāng)下，在F元素的檢出限上，已經(jīng)做到100μg/g，Sb元素的檢出限達(dá)到 0.2μg/g、Ti元素的檢出限達(dá)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(zhǔn)度較高

在開展巖礦化學(xué)分析的過程中，我國(guó)對(duì)于精密度以及準(zhǔn)確度也有著一定的要求。一般來說，在儀器精準(zhǔn)度的要求上，需與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相符合，可對(duì)12個(gè)不同類型的巖礦進(jìn)行分析。以測(cè)試與分析巖石或者土壤成分為例，需在立足于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合化學(xué)儀器的操作要求，來計(jì)算其精準(zhǔn)度，提升計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。在這一過程中，準(zhǔn)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(tǒng)巖礦分析技術(shù)，這一標(biāo)準(zhǔn)在具體實(shí)施的過程中對(duì)各方面要求較高，適用范圍也較廣，優(yōu)勢(shì)性較為明顯。在我國(guó)，關(guān)于化學(xué)儀器在巖礦分析技術(shù)中的應(yīng)用已經(jīng)出臺(tái)了明確規(guī)定，更配套完善出相關(guān)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(guó)已經(jīng)出臺(tái)該項(xiàng)技術(shù)，并附其分析方式也進(jìn)行了闡述，可對(duì)化學(xué)儀器分析技術(shù)的廣泛普及和應(yīng)用提供了參考標(biāo)準(zhǔn)。盡管不同的分析技術(shù)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(cè)定以及分析上均需要借助儀器來進(jìn)行相關(guān)工作。這就使得明確規(guī)定巖礦樣本檢出標(biāo)準(zhǔn)和檢出要求十分重要，可有效提升工作效率[7]。

2.3 質(zhì)量控制較為嚴(yán)格

在對(duì)精準(zhǔn)度做出嚴(yán)格要求的同時(shí)，對(duì)于巖礦分析技術(shù)中的質(zhì)量控制也較為嚴(yán)格。在我國(guó)，已經(jīng)出臺(tái)明確規(guī)定，對(duì)實(shí)驗(yàn)室之外所開展的監(jiān)測(cè)工作以及分析工作均需嚴(yán)格做好質(zhì)量控制。例如元素化學(xué)控制以及樣品檢測(cè)合格率的控制等，均屬于外部質(zhì)量控制中的重要內(nèi)容。而在內(nèi)部質(zhì)量控制中，其內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)等也是開展內(nèi)部質(zhì)量控制的重要方式。而在質(zhì)量控制的過程中，一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在內(nèi)部監(jiān)測(cè)的合格率需在99%以上，在報(bào)出率上也需在99%以上。而在原來的標(biāo)準(zhǔn)中，合格率在98%以上即可，而Au 的檢測(cè)合格率也需大于90%以上。而在外部質(zhì)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(cè)結(jié)果之間不能具有較大的差異性。一旦在開展質(zhì)量控制的過程中，某一項(xiàng)環(huán)節(jié)和流程沒有符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，則在最后的驗(yàn)收工作中會(huì)存在較大問題。我國(guó)質(zhì)量控制水平上處于世界領(lǐng)先地位，不僅有效提升了工作效率，更帶動(dòng)巖礦分析工作質(zhì)量也得到明顯提升[8]。

3 化學(xué)儀器分析在現(xiàn)代巖礦分析技術(shù)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

3.1 做好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作

在開展巖礦分析的過程中，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作也是極為常見的一種方式，相較于其他測(cè)試方式，其具有較大的優(yōu)勢(shì)，集中表現(xiàn)為其可靠性以及準(zhǔn)確性較高。在開展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的過程中，可利用分光光度計(jì)來進(jìn)行，全面分析該區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)地貌情況，對(duì)其中的地質(zhì)變化情況以及礦產(chǎn)開采情況等進(jìn)行初步了解與分析，并利用分光光度計(jì)來進(jìn)行測(cè)試工作。對(duì)區(qū)域內(nèi)的物質(zhì)溶液強(qiáng)度進(jìn)行分區(qū)，在強(qiáng)度較高的區(qū)域采集分析樣本，并帶回實(shí)驗(yàn)室中開展進(jìn)一步的檢測(cè)工作。

3.2 引入先進(jìn)檢測(cè)分析技術(shù)

在開展巖礦分析的過程中，由于其涉及的環(huán)節(jié)和流程較多，再加上巖礦中的成分含量較為復(fù)雜，在開展分析的過程中可能對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境以及實(shí)驗(yàn)室人員造成較大的傷害。為提升巖礦分析技術(shù)的有效性，最大限度地發(fā)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(jìn)檢測(cè)分析技術(shù)，在保證分析質(zhì)量和工作效率的同時(shí)更對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境以及工作人員不造成任何傷害。在具體的實(shí)施過程中，在樣本量的數(shù)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(shí)更保證對(duì)環(huán)境影響程度降到最低。而在化學(xué)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(xué)檢測(cè)所需的時(shí)間減少，對(duì)于檢測(cè)效率的提升也可起到重要的促進(jìn)作用。對(duì)于降低試劑污染以及毒物污染也起到良好的促進(jìn)作用[9]。

3.3 提升工作人員的專業(yè)水平

在開展巖礦分析工作的過程中，由于其涉及的專業(yè)知識(shí)較多，對(duì)工作人員的專業(yè)水平要求較高。為更好地提升巖礦分析質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)室需強(qiáng)化人才隊(duì)伍建設(shè)，提升人員的專業(yè)水平和道德素養(yǎng)。在具體的實(shí)施過程中，實(shí)驗(yàn)室需在招聘的過程中實(shí)施準(zhǔn)入制度，提升招聘門檻，選擇工作經(jīng)驗(yàn)豐富、理論知識(shí)扎實(shí)且實(shí)踐能力較強(qiáng)的人員來開展相關(guān)巖礦分析工作。對(duì)于已有的人員，需加大培訓(xùn)力度，學(xué)習(xí)先進(jìn)分析技術(shù)以及檢測(cè)技術(shù)，更要注重提升其實(shí)踐動(dòng)手能力，來整體提升我國(guó)巖礦分析水平。更要改善實(shí)驗(yàn)室工作環(huán)境，優(yōu)化各項(xiàng)配置，為開展巖礦分析工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提升我國(guó)分析技術(shù)[10]。

3.4 優(yōu)化分析流程

為提升巖礦分析工作的質(zhì)量和效率，需在開展工作的過程中優(yōu)化分析流程。在具體的實(shí)施過程中，首先需對(duì)巖礦物質(zhì)的樣本進(jìn)行加工，鑒定其質(zhì)量和資源，對(duì)其原始組成物質(zhì)進(jìn)行分析。然后可利用縮合或者破碎的方式來對(duì)樣品進(jìn)行取樣，使樣品達(dá)到分析化驗(yàn)要求的細(xì)度，才能在下一步中對(duì)樣品進(jìn)行進(jìn)一步分解。在選定了巖礦樣品之后，要進(jìn)一步對(duì)巖礦樣本進(jìn)行具體的定性分析，利用化學(xué)分析和光譜分析法進(jìn)行。當(dāng)初步的定性分析完成以后，才能結(jié)合地質(zhì)工作的實(shí)際選取正確的元素測(cè)定方法對(duì)巖礦物質(zhì)進(jìn)行全面測(cè)定。

4 結(jié)語

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，地質(zhì)勘探以及礦產(chǎn)開發(fā)的重要性也不斷凸顯，這就對(duì)巖礦分析技術(shù)提出了更高要求。在巖礦分析技術(shù)中，化學(xué)儀器分析技術(shù)極為常用，可精準(zhǔn)分析巖礦成分以及礦物質(zhì)含量，為接下來開展相關(guān)研究提供可靠依據(jù)。在應(yīng)用化學(xué)儀器分析技術(shù)中，其檢出限較低、精準(zhǔn)度較高且對(duì)質(zhì)量控制要求較為嚴(yán)格。因此，在今后的發(fā)展中，需不斷探索全新分析技術(shù)，來提升巖礦分析質(zhì)量，保障我國(guó)地質(zhì)勘探工作以及礦產(chǎn)開發(fā)工作得以順利進(jìn)行。