陶成曦

（靖遠(yuǎn)縣第五中學(xué)，甘肅 靖遠(yuǎn) 730600）

地球科學(xué)最重要、最基本的資料之一是地質(zhì)材料的化學(xué)組成數(shù)據(jù)，而這些資料主要是通過地質(zhì)分析而獲得。盡管隨著儀器分析技術(shù)的迅猛發(fā)展，當(dāng)前化學(xué)分析方法已經(jīng)不再是主要的分析技術(shù)，但化學(xué)分析技術(shù)依然是礦物學(xué)、巖石學(xué)等的技術(shù)基礎(chǔ)。為此，以下針對(duì)化學(xué)檢測(cè)技術(shù)在礦山地質(zhì)樣品中元素中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行全面分析。

1 地質(zhì)分析技術(shù)

隨著我國礦山產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展，也帶動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提升，在我國礦產(chǎn)生產(chǎn)工作中，礦山地質(zhì)分析是一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容，然而為了充分發(fā)揮出礦山地質(zhì)分析的優(yōu)勢(shì)，必須重視礦山地質(zhì)分析技術(shù)的合理運(yùn)用。結(jié)合當(dāng)前的礦山地質(zhì)分析技術(shù)應(yīng)用來看，在我國礦山檢測(cè)樣品量不斷增加過程中，檢測(cè)樣品中的元素也越來越多，因此對(duì)地質(zhì)分析技術(shù)也提出了全新的要求。早在1960年以前，在世界領(lǐng)域中就已經(jīng)引入了多種不同的地質(zhì)分析儀器，并且在實(shí)際應(yīng)用中也都展現(xiàn)出良好的應(yīng)用效果，而化學(xué)檢驗(yàn)就是早期地質(zhì)分析中引入的重要手段之一[1]。而化學(xué)檢驗(yàn)又稱為巖礦檢驗(yàn)，這種方式在實(shí)際應(yīng)用中主要對(duì)巖石礦物中的主要元素和次要元素等各類組成元素進(jìn)行深入分析。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，化學(xué)檢測(cè)技術(shù)在隨后的二十年里不斷完善，而隨著許多先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備與手段的應(yīng)用，許多先進(jìn)的技術(shù)也取代了傳統(tǒng)的化學(xué)分析模式。到了20世紀(jì)90年代初期，計(jì)算機(jī)時(shí)代的全面發(fā)展，也進(jìn)一步推動(dòng)了礦山地質(zhì)分析技術(shù)水平，將電感耦合、光譜技術(shù)、X射線熒光技術(shù)、等離子質(zhì)譜技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的引入，也為礦山地質(zhì)分析帶來了全新的發(fā)展方向。當(dāng)前，礦山地質(zhì)分析的各類元素已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)多元素儀器的分析成果，而地質(zhì)分析的主要方向也由原本的地質(zhì)和環(huán)境分析轉(zhuǎn)變?yōu)橥凰胤治觯又匾曃^(qū)原位分析方向，未來的化學(xué)檢測(cè)技術(shù)也逐漸向綠色環(huán)保的分析技術(shù)領(lǐng)域邁進(jìn)[2]。但無論如何發(fā)展，化學(xué)檢測(cè)技術(shù)依舊是開展礦山地質(zhì)元素分析的重要技術(shù)手段，所以，在開展礦山地質(zhì)樣品的元素分析中，化學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)依然占據(jù)著重要地位。

2 礦山地質(zhì)元素中的化學(xué)檢測(cè)方法

2.1 硼元素與硼礦石檢測(cè)

在我國礦山的自然巖石結(jié)構(gòu)中，蘊(yùn)含著豐富的硼礦石，而其中含有硼元素最廣泛的礦物包括水方鎂石、硼鉀鎂石以及硼鎂石等，在進(jìn)行硼元素化學(xué)檢測(cè)的樣品獲取過程中，要做好各類樣品的綜合運(yùn)用，這樣才能確?；瘜W(xué)檢測(cè)效果的可靠性。其主要原因是硼鎂鐵礦在中的硼元素在實(shí)際的礦床結(jié)構(gòu)中分布較為分散，在實(shí)際分析中必須確保每一個(gè)組分的檢測(cè)都要達(dá)到60度的效果，并且對(duì)各組分的樣本進(jìn)行3個(gè)小時(shí)的干燥試驗(yàn)后才可以進(jìn)行化學(xué)檢測(cè)。通常情況下，在硼鎂基本的檢測(cè)中，主要分析和檢測(cè)的成分包括Fe2O3、Al2O3、MgO、K2O、CO2、SiO2，而具體檢測(cè)方法如下：首先需要對(duì)采集的礦山地質(zhì)樣本進(jìn)行有效分解，將濃鹽酸溶液進(jìn)行煮沸與蒸發(fā)，在這樣的環(huán)境下，為硼元素提供良好的揮發(fā)條件，同時(shí)這也可以確保硼元素的含量不斷降低，但是可以通過微沸的環(huán)境讓體積在特定的環(huán)境下來解決這個(gè)缺陷，同時(shí)也避免出現(xiàn)硼元素溶于酸的現(xiàn)象，比如釜石不易溶于酸溶液。通過碳酸鈉或者碳酸鉀進(jìn)行分解，通常情況下在柏干鍋爐內(nèi)進(jìn)行熔融分解反應(yīng)，對(duì)具有大量鋁元素的樣本中可以適當(dāng)?shù)脑黾蛹兪⑸白鳛橹軇?，能夠有效促進(jìn)分解效果。其次，在完成樣品的分解后也要開展樣品分離技術(shù)，通過選用適當(dāng)?shù)姆蛛x方法達(dá)到良好的分離效果，當(dāng)前最常見的方式就是通過甲醇來達(dá)到分離效果，其原理是甲醇可以讓硼元素產(chǎn)生蒸餾效果，從而和其他元素進(jìn)行分離[3]。

2.2 磷元素和磷灰石的化學(xué)檢測(cè)

礦山中同樣也具有豐富的磷灰石，而這些磷灰石通常情況下廣泛集中在沉積巖層內(nèi)部，同時(shí)也存在于變質(zhì)巖或者火成巖中，通常情況下，這些礦物中含有的磷元素大部分都是以正磷酸亞的狀態(tài)所存在，而且結(jié)合不同的巖石結(jié)構(gòu)來看，其中含有的磷灰石也不相同，常見的包括氟磷灰石以及氯磷灰石等等。在開展磷元素化學(xué)檢驗(yàn)樣品的采集工作中，必須重視伴生元素的深入分析，其主要是由于這些含有磷灰石的礦物中同時(shí)也會(huì)伴隨著更多稀有元素和錳元素以及鈾元素等等。

在針對(duì)礦山地質(zhì)樣本中的磷元素化學(xué)檢測(cè)中，首先也要對(duì)樣品進(jìn)行分解和分離，由于含有磷灰石的大部分礦物樣本中的磷元素都是以正磷酸鹽的狀態(tài)所呈現(xiàn)，而且在試樣過程中還會(huì)同時(shí)存在鈦元素、釷元素以及硒元素等等，而樣本分解過程中可以先進(jìn)性脫水，然后磷酸鹽內(nèi)會(huì)對(duì)含有的二氧化硅雜質(zhì)的進(jìn)行有效分解，并且在雜質(zhì)分解過程中要重視精準(zhǔn)度分析，如果不溶于酸的物質(zhì)存在量較大的情況下，可以將殘?jiān)俅芜M(jìn)行堿性溶液處理。在進(jìn)行分離過程中，要求化學(xué)分離的溫度條件達(dá)到550℃以上，同時(shí)采用瓷坩堝對(duì)含有磷元素的有機(jī)物進(jìn)行有效分離，但是在此過程中必須注意的是嚴(yán)格杜絕在鉑器皿內(nèi)完成燃燒，并且也不可以采用焦硫酸鉀溶液來達(dá)到分解目的[4-7]。其根本原因是在進(jìn)行化學(xué)物質(zhì)的測(cè)定環(huán)節(jié)中會(huì)出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致磷酸產(chǎn)生大量濃煙，在此化學(xué)反應(yīng)中也會(huì)出現(xiàn)磷元素?fù)]發(fā)等現(xiàn)象，對(duì)最后的檢測(cè)結(jié)果造成較大的影響。其次，在針對(duì)含有磷灰石的礦山地質(zhì)樣品進(jìn)行檢定過程中，還可以采用堿性的容積半熔狀態(tài)或者全熔狀態(tài)對(duì)礦石中含有磷元素較少的樣本進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)礦物的不同形式分析，常見的礦石分析主要采用半熔方式，這種方式操作便捷，同時(shí)也避免對(duì)坩堝造成損壞，在特殊情況下也可以選擇全熔方式。

2.3 硫元素和硫鐵礦的分析

在我國當(dāng)前的礦山結(jié)構(gòu)中，硫鐵礦常見于黃鐵礦、雌黃鐵礦以及白鐵礦中，而硫元素是采礦活動(dòng)中重要的物質(zhì)之一，同時(shí)硫元素也是地質(zhì)環(huán)境中存在最廣泛的元素，而硫元素的存在方式主要是以硫化物的方式呈現(xiàn)。在含有硫化物的礦物質(zhì)中，最常見的礦物包括黃鐵礦以及白鐵礦。在實(shí)際分析中，要重點(diǎn)關(guān)注可綜合利用的元素，比如在開展硫鐵礦的硫元素分析中，不僅要開展硫元素的分析，還要重視砷元素以及氟元素等有害元素的檢測(cè)。另外，為了降低樣本中的氧化效果，必須確保試樣過程中保持溫度處于60℃，達(dá)到良好的烘干條件。

（1）樣品分解：在進(jìn)行硫鐵礦的地質(zhì)樣品分解過程中，首先必須明確化學(xué)檢測(cè)的主要內(nèi)容，通常情況下檢測(cè)主要針對(duì)總硫量進(jìn)行檢測(cè)，其中主要為硫化物、硫酸鹽中的硫元素，并且對(duì)這兩種樣品的檢測(cè)內(nèi)容之差，當(dāng)前的總硫檢測(cè)一般都采用硫酸鈉與氧化鋅半熔的方式進(jìn)行檢驗(yàn)，而這種檢測(cè)方式最大的優(yōu)勢(shì)就是可以有效清除硅酸物質(zhì)，但缺點(diǎn)就是由于這種方法無法實(shí)現(xiàn)硫酸鋇的有效分解，同時(shí)還會(huì)在溶液中出現(xiàn)大量的錫元素，對(duì)整個(gè)檢測(cè)結(jié)果造成嚴(yán)重的影響。其次在采用氧化劑的時(shí)候，一般選用高錳酸鉀溶液和硝酸鉀溶液進(jìn)行催化，而通過碳酸鈉熔融方式進(jìn)行分解過程中，不但能夠分解硫化物，還可以分解硫酸鹽等物質(zhì)，同時(shí)也不會(huì)造成游離態(tài)的硫元素?fù)p失，但是缺點(diǎn)在于這種方法會(huì)導(dǎo)致錫元素以及二氧化硅等元素進(jìn)入溶液內(nèi)，對(duì)最后的檢測(cè)結(jié)果造成影響；

（2）元素分離：在硫元素的分離過程中，一般常用的方法為硫酸鋇重量法，對(duì)總硫含量進(jìn)行有效檢測(cè)。在實(shí)際檢測(cè)過程中，在氯化鋇沉淀硫酸根的環(huán)節(jié)中也會(huì)存在一些誤差，主要是受到硫酸鋇沉淀溶液而產(chǎn)生的誤差，還會(huì)由于其他元素沉淀而出現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果偏高等現(xiàn)象。一些堿性金屬物質(zhì)在樣品組也會(huì)導(dǎo)致沉淀物硫酸根比較低，使堿性金屬硫酸鹽的吸附能力降低，可以提高溶液中的驗(yàn)算濃度，這種方法可以增加酸式硫酸鹽的沉淀效果。但是當(dāng)前的技術(shù)手段仍然不夠完善，受到三價(jià)鉻的影響，也會(huì)造成硫酸鉻與硫酸鋇共存等問題，所以可以采用的鉻元素也完全溶于鉻乙酸鹽化合物中，使硫酸根沉淀。

2.4 鉑族元素和錸-鋨同位素的檢測(cè)分析

鉑族元素和錸-鋨同位素能夠表現(xiàn)出良好的親鐵特性，而且這些元素也可以稱之為強(qiáng)親鐵元素。在鉑族元素和鋨元素的對(duì)比照，二者都具有一定的特殊性，主要體現(xiàn)在這兩種元素的放射性同位素體系中。所以，鉑族元素以及鋨元素都可以在地質(zhì)作用下出現(xiàn)巖漿性的礦床，具有良好的應(yīng)用價(jià)值，為此，以下利用化學(xué)檢測(cè)方式對(duì)礦山地質(zhì)樣本中鉑族元素和錸-鋨同位素元素進(jìn)行有效檢測(cè)。

（1）試驗(yàn)試劑和裝置選擇。

在鉑族元素和錸-鋨同位素檢測(cè)的試劑選擇中，可以通過氯化氫試劑在超凈室內(nèi)開展樣品的提純處理，并且分析純?cè)噭?duì)于硝酸試劑則通過超凈室中提出處理，并且利用石英蒸餾方式制備純凈試劑。在氧化劑的選擇中，可以采用8%濃度的三氧化鉻溶液，同時(shí)也采用4mol/L濃度的硫酸溶液，通過氮?dú)鈱?duì)實(shí)際進(jìn)行2h加熱，同時(shí)加熱溫度要保證處于120℃以上。

在本次試驗(yàn)的裝置選擇中，可以結(jié)合氧離子交換分離柱的方式，選擇自制的石英材料玻璃柱體，同時(shí)保證玻璃柱的長度滿足20cm，高度為20cm，玻璃柱內(nèi)徑也保持在2cm左右。通過AG50WX8數(shù)值開展玻璃主內(nèi)的交換，然后利用氯化氫溶液開展樹脂清洗工作，隨后開展靜置均衡，將氧離子交換柱通過鉑族元素和錸-鋨同位素進(jìn)行分離。N-苯甲?；交u胺螯合分離柱過程中可以采用Poly-Prep型聚丙烯柱進(jìn)行制備，同時(shí)也將已經(jīng)完成的N-苯甲?；交u胺螯合分離柱進(jìn)行清洗，在清洗過程中可以采用樹脂，隨后通過溶液靜置的方式，達(dá)到溶液穩(wěn)定且平衡。

（2）檢測(cè)方法。

在樣品的化學(xué)檢測(cè)中，可以通過Carius管法進(jìn)行有效檢測(cè)與分解處理，在分解過程中可以通過四氯化碳溶液對(duì)待檢測(cè)樣品進(jìn)行有效的元素分離，并且將鉑族元素以及鋨元素中的陽離子進(jìn)行交換，通過交換樹脂的方式實(shí)現(xiàn)兩種元素分離，從而使N-苯甲?；交u胺螯合樹脂有效分離出來，再通過等離子質(zhì)譜法對(duì)同位素進(jìn)行有效檢測(cè)與分析。

（3）陽離子交換樹脂方式對(duì)鉑族元素和錸-鋨同位素的分離檢測(cè)：在進(jìn)行樣品檢測(cè)中，首先要做好鉑族元素和錸-鋨同位素的檢測(cè)工作，在通過這兩種元素遇到逆王水溶液的溶解過程中，完成鉑族元素和錸-鋨同位素的處理后通常情況下會(huì)使兩種元素處理后的溶液呈現(xiàn)陰離子的狀態(tài)，所以如果濃度不超過1mol/L的情況下，當(dāng)處理后的溶液處在驗(yàn)算介質(zhì)中，就能夠通過陽離子交換數(shù)值的方法來對(duì)鉑族元素和錸-鋨同位素進(jìn)行有效分離，同時(shí)這種氧離子交換樹脂柱的方式也能夠滿足鉑族元素在溶液中的經(jīng)過，并且在溶液中剩余的干擾陽離子以及機(jī)體都會(huì)被吸附到氧離子交換樹脂柱的表層上，這種方法在實(shí)際檢測(cè)中的主要特點(diǎn)就是可以選擇適合的分離方法，實(shí)現(xiàn)元素大規(guī)模聚集，提高樣品檢測(cè)效果；

（4）N-苯甲?；交u胺螯合樹脂對(duì)元素的分離和干擾：在完成氧離子交換樹脂柱的方法對(duì)鉑族元素和錸-鋨同位素的分離處理工作時(shí)，隨后生成的鉑族元素和錸-鋨同位素分離樣本溶液中也依舊會(huì)存在許多干擾元素，這一現(xiàn)象對(duì)于一些含量較少的跛足元素檢測(cè)結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。所以，當(dāng)完成鉑族元素和錸-鋨同位素的陽離子交換樹脂分離處理后，也可以采用N-苯甲?；交u胺螯合樹脂方法對(duì)分離后溶液中仍然存有的少量干擾元素進(jìn)行進(jìn)一步分離，N-苯甲?；交u胺螯合樹脂中含有一類有機(jī)螯合劑，可以有效地實(shí)現(xiàn)氯仿的有效溶解效果，然而在實(shí)際選擇中，和其他元素周期的選擇中主要可以采用ⅣB、ⅤB、ⅥB組元素和N-苯甲?；交u胺螯合樹脂產(chǎn)生螯合反應(yīng)，同時(shí)在特定的酸性條件下，還可以有效維持樣品組干擾元素的穩(wěn)定性，通過將其轉(zhuǎn)化為螯合物，達(dá)到有效的分離效果。采用N-苯甲?；交u胺螯合樹脂方法對(duì)鉑族元素和錸-鋨同位素的進(jìn)一步干擾元素分離，不僅可以確保這兩種元素反應(yīng)能夠保存在水相內(nèi)，同時(shí)也可以起到良好的分離作用；

（5）礦山地質(zhì)樣品鉑族元素和錸-鋨同位素的檢測(cè)結(jié)果分析。

在以上的鉑族元素和錸-鋨同位素檢測(cè)過程中，通過采用適合的化學(xué)檢測(cè)流程，在實(shí)際研究中，可以對(duì)礦山中各類礦物巖石中含有的鉑族元素和錸-鋨同位素的進(jìn)行有效檢測(cè)，同時(shí)檢測(cè)結(jié)果和實(shí)際報(bào)道的結(jié)果能夠達(dá)到一致性。在利用化學(xué)檢測(cè)方法對(duì)礦山地質(zhì)樣品中鉑族元素和錸-鋨同位素的檢驗(yàn)是，可以有效控制外部的范圍在3%～16%左右，而且對(duì)于一些含有鉑族元素和錸-鋨同位素的巖石含量較高的檢測(cè)中，可以開展多冊(cè)檢測(cè)后，確保外部精度達(dá)到15%以上，無論采用哪一種方式，化學(xué)檢測(cè)結(jié)果的外部精度也依然會(huì)存在檢測(cè)偏差，所以，通過球粒運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)化，可以達(dá)到有效的模式模切，可以有效分析礦山地質(zhì)中各類元素的形成原因，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.5 礦山地質(zhì)樣品的保管與貯存要點(diǎn)

為了進(jìn)一步提高化學(xué)檢驗(yàn)在礦山地質(zhì)樣品分析中的應(yīng)用效果，還要做好礦山地質(zhì)樣品的保管和貯存，在此環(huán)節(jié)中，也要做好以下幾個(gè)要點(diǎn)：

（1）礦山地質(zhì)樣品在貯存過程中，必須保持貯存在干凈的玻璃容器內(nèi)，同時(shí)也要保證玻璃容器具有一定的硬度，同時(shí)結(jié)合項(xiàng)目穩(wěn)定性要求進(jìn)行合理貯存；

（2）由于大部分硼礦石試樣的粉末都會(huì)出現(xiàn)吸收水分的現(xiàn)象，因此，在樣品的儲(chǔ)存過程中，可以采用粉碎樣品的方式，并將樣本貯存在磨塞廣口瓶內(nèi)；

（3）分析有機(jī)磷農(nóng)藥不穩(wěn)定項(xiàng)目，應(yīng)用新鮮土樣，其他項(xiàng)目可用風(fēng)干土樣，使用新鮮土樣分析時(shí)，應(yīng)另取20g樣品測(cè)定含水量；

（4）分析土壤中的有機(jī)磷樣品，采集后可在-18℃冷凍箱中保存3～7天；

（5）分析土壤中的有機(jī)氯樣品，分析前應(yīng)保存在-18℃冷凍箱中。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著我國礦產(chǎn)資源開發(fā)領(lǐng)域的全面發(fā)展，滿足了社會(huì)高速發(fā)展的需求，在開展礦山開采作業(yè)中，首先要完成良好的礦山地質(zhì)元素檢測(cè)，而在實(shí)際樣品的檢測(cè)工作中，可以選用化學(xué)檢測(cè)方法，提高礦山地質(zhì)樣品的檢測(cè)水平，為礦山元素分析提供可靠支持。為此，文章從地質(zhì)分析技術(shù)角度展開了分析，同時(shí)對(duì)礦山地質(zhì)樣品中的各類元素的化學(xué)檢測(cè)方法進(jìn)行闡述，充分體現(xiàn)出化學(xué)檢測(cè)技術(shù)在礦山地質(zhì)檢測(cè)中的重要應(yīng)用價(jià)值，推動(dòng)我國礦山產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展。