盛曉波華東冶金地質(zhì)勘查局中心實(shí)驗(yàn)室

當(dāng)前礦物分析技術(shù)及進(jìn)展研究

盛曉波
華東冶金地質(zhì)勘查局中心實(shí)驗(yàn)室

礦物分析是指借助機(jī)械、物理或化學(xué)辦法，對(duì)礦物進(jìn)行定性或定量分析。通過礦物分析，可以有效識(shí)別礦物的成因及其富集規(guī)律等。對(duì)此，本文通過對(duì)當(dāng)前常用的幾種礦物分析技術(shù)原理及進(jìn)展情況進(jìn)行研究和介紹。

礦物分析；技術(shù)；進(jìn)展研究

1　礦物分析技術(shù)概述

礦物分析技術(shù)是指根據(jù)礦物本身物理或化學(xué)性質(zhì)的差異，借助機(jī)械儀器或試劑方法進(jìn)行定量或定性分析的技術(shù)，其主要技術(shù)方法包括機(jī)械分離法、物理分離法、化學(xué)分離法等。其中機(jī)械方法包括分選、水洗、重液分離、電化學(xué)分離、磁重分離等；物理方法包括電子顯微鏡鑒定、電子探針、X射線差熱分析、偏光顯微鏡鑒定、雙目立體顯微鏡鑒定等；化學(xué)方法包括全化學(xué)分析、顯微化學(xué)分析、光譜分析等。

2　當(dāng)前礦物分析技術(shù)及進(jìn)展

2.1滴定法與重量法

滴定法與重量法是當(dāng)前礦物分析中最主要的化學(xué)分析方法，其中滴定法是較為經(jīng)典的常量分析法，具體包括有（1）絡(luò)合滴定法，以絡(luò)合滴定的方式檢測(cè)礦物內(nèi)所含金屬元素，如EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定鋁、鈣鎂、鉛鋅，EGTA滴定法間接測(cè)定鋇等；（2）氧化還原滴定法，重鉻酸鉀滴定法、硫酸鈰滴定法測(cè)定鐵等；（3）碘量法，測(cè)定金和硫；硫酸亞鐵銨滴定法，測(cè)定釩等。而重量法是最為經(jīng)典的濕化學(xué)分析方法，但隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)很少應(yīng)用于礦物分析中，但其對(duì)早期礦物分析技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

2.2光度法

2.2.1分光光度法

分光光度法可以測(cè)定的礦物中元素范圍廣泛，儀器操作簡(jiǎn)便，是一種實(shí)用性較強(qiáng)的礦物分析技術(shù)。隨著新型顯色劑的研究和發(fā)展，擴(kuò)大了分光顯色精度，分光光度法在礦物分析中的作用更加明顯。如新試劑氨基喹啉類試劑對(duì)鈷、金元素的分析[黃章杰等]，2-(3,5-二氯-2-吡啶偶氮)-5-二甲氨基苯胺對(duì)貴金屬精礦中釕的測(cè)定[劉根起等]，N-苯基-Nc-(氨基對(duì)苯磺酸鈉)硫脲對(duì)金和鉑的測(cè)定[丁國(guó)生、馬東蘭等]。分光光度法能夠測(cè)出礦物中微量或痕量元素，尤其對(duì)貴金屬元素反應(yīng)靈敏，都說明了分光光度法在現(xiàn)代礦物分析技術(shù)中的重要地位。

另外，較常用的還有固相分光光度法、萃取光度法、激光熱透鏡光譜法等。固相分光光度法將礦物元素測(cè)試、富集、分離于一體，很大程度上簡(jiǎn)化了試驗(yàn)步驟，提高了選擇性，對(duì)礦物樣本中鋯的檢測(cè)下限減低至0.13LgPmL[李非里等]；萃取光度法主要應(yīng)用于研究礦物中銅、錳、金、鉑的測(cè)定；激光熱透鏡光譜分析法，靈敏度高、檢出下限低、所需樣品少，受到礦物分析的重視，建立的近場(chǎng)激光熱透鏡光譜法，測(cè)定出礦樣中鈮、銥的檢出下限為5 ngPL、6.2 ngPL[韓權(quán)等]。

2.2.2熒光光度法與化學(xué)發(fā)光法

對(duì)熒光光度法與化學(xué)發(fā)光法的應(yīng)用研究較少，其在痕量礦物元素測(cè)定和富集方面應(yīng)用較多；熒光光度法，水楊醛水楊酰腙測(cè)定痕量銦的檢測(cè)范圍為4.7 ngPmL～1000 ngPmL[韓芳等]；化學(xué)發(fā)光法，利用二苯并-18-冠-6-甲醛聚合物對(duì)礦石中痕量金元素進(jìn)行富集分離[管棣等]。

2.3電化學(xué)分析法

電化學(xué)分析法主要應(yīng)用于幾種元素的測(cè)定與分析。其中，對(duì)極譜法的研究較多，如以氯化銨為底液，測(cè)定稀土礦石中的銪[許世學(xué)等]；六次甲基四胺-鹽酸為底液，測(cè)定礦石中銦[羅川南等]；利用硫酸-Te(?)-碘化銨體系測(cè)定鐵礦石中砷[王建琴等]；以磷酸二氫鈉為介質(zhì)，快速測(cè)定銅精礦中鎘和鋅[李晶等]；用EDTA掩蔽，再以氫氧化鈉為底液，測(cè)定鈷礦樣中的鋅[張雪梅等]。隨著近年來碳糊電極的發(fā)展和應(yīng)用，伏安法的應(yīng)用也逐漸得到重視，相關(guān)研究也在逐漸增加，如利用釷-鋅-茜素氨羧絡(luò)合劑以異多核絡(luò)合物測(cè)定痕量釷[易芬云等]；借助含硫脲基螯合樹脂修飾的碳糊電極，以微分脈沖伏安法測(cè)定礦物樣本鈀[陳艷玲]。

2.4原子光譜分析法

2.4.1原子發(fā)射光譜法

在礦物分析中，原子發(fā)射光譜法主要為電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES），測(cè)定范圍廣，可用于常量元素與微量元素的測(cè)定，可實(shí)現(xiàn)多種元素的同時(shí)測(cè)定。有研究顯示，等離子體發(fā)射光譜法可以同時(shí)測(cè)定鉛精礦、銅精礦、鉬精礦、鐵礦、鉍礦、錳結(jié)核、重晶石、砂巖、滑石、石英砂、鎂砂等礦物中的多種元素。還有研究通過將ICP-AES法與化學(xué)分離富集技術(shù)相結(jié)合，測(cè)定礦物中的貴金屬元素。如，對(duì)利用ICP-AES測(cè)定巖礦中鉬或鎢時(shí)，納米材料TiO2對(duì)鉬酸根、鎢酸根的分離富集作用進(jìn)行系統(tǒng)研究[李春香等]。

2.4.2原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是當(dāng)前礦物分析技術(shù)的主要應(yīng)用技術(shù)。原子吸收光譜法可測(cè)定鎵、銦、鍶、鋇、鈣、金、錫、銀等元素。原子吸收光譜法每次只能測(cè)定一種元素的吸光度，樣品溶液可以連續(xù)多次對(duì)幾種元素吸光度進(jìn)行測(cè)量。如對(duì)鐵礦中鐵錳或鈣鎂、銅鎳礦中銅鎳鎂、鈷礦中鈷鎳銅等多種元素進(jìn)行連續(xù)測(cè)定。將原子吸收光譜法與分離富集技術(shù)相結(jié)合，可以對(duì)礦石中痕量貴金屬元素進(jìn)行測(cè)定。

2.4.3原子熒光光譜法

原子熒光光譜法，指的是氫化物-原子熒光光譜法(HG-AFS)，主要應(yīng)用于測(cè)定礦物中的砷銻鉍汞硒碲。相關(guān)研究包括，硫脲-抗壞血酸為還原劑，將五價(jià)砷銻鉍汞還原為三價(jià)，再借助特殊光源利用原子熒光光譜儀測(cè)定砷銻鉍汞[盧青等]。

2.5X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法因其范圍廣、速度快等特點(diǎn)，可適合多種元素的同時(shí)測(cè)定，但對(duì)樣品均勻性、一致性要求較高，受基體效應(yīng)影響，因此對(duì)X射線熒光光譜法的研究多集中在制樣、校正等關(guān)鍵技術(shù)步驟上。如，凝膠制樣技術(shù)，在pH 4～8的環(huán)境下，以檸檬酸-EDTA為絡(luò)合緩沖劑，瓊脂為膠凝劑促使試樣溶液凝固，再用XRF進(jìn)行測(cè)定礦石中質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%以上鉛、鋅、鐵元素，通過兼顧溶液制樣與固體制樣的優(yōu)點(diǎn)，避免兩者固有的缺點(diǎn)，使樣品中元素分布更加均勻，保證樣本與標(biāo)樣的一致性[符斌等]；對(duì)試樣進(jìn)行高溫熔融處理，消除鐵礦石的礦物效應(yīng)，再應(yīng)用SUPERQ軟件對(duì)各組分分析曲線進(jìn)行校正，計(jì)算校正常數(shù)、擬和精度[張飆飛]。

[1]徐書榮,王毅民,潘靜,陳幼平,石秀琴.關(guān)注地質(zhì)分析文獻(xiàn),了解分析技術(shù)發(fā)展——地質(zhì)分析技術(shù)方法類評(píng)述論文評(píng)介[J].地質(zhì)通報(bào).2010(8).

盛曉波（1966-），男，浙江杭州人，研究方向：巖礦分析；分析測(cè)試。