李志明

（中鐵資源集團中心實驗室，河北 廊坊 065000）

隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，礦產(chǎn)與能源需求量持續(xù)增加，傳統(tǒng)金屬礦地質(zhì)勘查方式已不能滿足礦山地質(zhì)勘查要求。眾所周知，原子是構(gòu)成物質(zhì)的本質(zhì)，并以不同方式運動。原子內(nèi)部運動可通過吸收能量、輻射等形式表現(xiàn)出來，原子光譜就是基于波長順序排列的電磁輻射，原子吸收光譜法也由此產(chǎn)生。原子吸收光譜法在普通金屬及重金屬的化學分析中應(yīng)用廣泛，具有分析速度快、精密度高、抗干擾能力強等特點，適用于食品工業(yè)、石油化工、地質(zhì)巖礦等領(lǐng)域[1]。近年來，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，為了更好地的滿足人民生產(chǎn)生活對稀有金屬元素的需求，金屬礦的勘探與開發(fā)日益頻繁，原子吸收光譜法在金屬礦地質(zhì)勘探領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛。

1 原子吸收光譜法的設(shè)備儀器與工作原理

1.1 設(shè)備儀器分析

原子吸收光譜法是檢測化學元素含量的重要方法，根據(jù)蒸汽相中待檢測元素基態(tài)原子對共振輻射的吸收強度檢測元素含量，以朗伯比爾定律為依據(jù)基于輻射特征譜線光的減弱程度實現(xiàn)對檢測樣本中待測元素實際含量的檢測。礦山地質(zhì)勘查中應(yīng)用原子吸收光譜法需要借助原子吸收光譜儀，該儀器由光源、原子化器、分光系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4個主要部分組成。

1.2 工作原理分析

原子吸收光譜儀根據(jù)蒸汽相中待檢測元素基態(tài)原子對共振輻射的吸收強度，基于朗伯比爾定律原則對元素含量進行檢測。其檢測工作原理是基于待檢測元素的基態(tài)原子能級躍遷。原子吸收是呈氣態(tài)原子對同類原子輻射出的特征譜線所表現(xiàn)出的吸收現(xiàn)象。當輻射投射到原子蒸汽，如果原子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)所需能量與輻射波長相等，則會引起原子對輻射的吸收，形成吸收光譜[2]。原子吸收光譜是根據(jù)朗伯比爾定律，實現(xiàn)對檢測樣本中化合物含量的確定。已知所需樣品元素吸收光譜、摩爾吸光度、優(yōu)先吸收特定波長的光，基于每種元素需消耗一定能量從基態(tài)轉(zhuǎn)化至激發(fā)態(tài)，在進行原子吸收光譜法檢測時基態(tài)原子吸收特征輻射，通過檢測基態(tài)原子吸收特征輻射的程度，即可實現(xiàn)對檢測樣本中待測元素含量的測量[3]。礦山地質(zhì)勘查中應(yīng)用原子吸收光譜法應(yīng)對待測元素進行處理，最為關(guān)鍵的一點是將待測元素轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子，完成原子化過程。

2 金屬礦地質(zhì)勘查應(yīng)用原子吸收光譜法的流程

金屬礦地質(zhì)勘查中應(yīng)用原子吸收光譜法，常用的原子化方式有石墨爐原子化器、空氣-乙炔火焰原子化器，其中石墨爐原子化器的最高原子化溫度為2800℃～3000℃，空氣-乙炔火焰原子化器的最高原子化溫度范圍為1800℃～2200℃。在金屬礦地質(zhì)勘探中，原子吸收光譜法的實際應(yīng)用流程如下：首先打開電源，空心陰極燈會發(fā)射出相應(yīng)波長；然后采用火焰法，基于霧化器實現(xiàn)對檢測樣本的處理；霧化器處理完畢的檢測樣本至燃燒端口后，在乙炔作用下送至石墨管；高溫狀態(tài)下檢測樣本完成原子化過程；轉(zhuǎn)化至氣態(tài)原子的檢測樣本，經(jīng)待測元素特征波長輻射照射，會引起少量輻射被基態(tài)原子吸收；分光系統(tǒng)進行選擇后，由光電倍增管檢測器進行檢測，進一步得到輻射減弱情況，減弱的相應(yīng)程度即原子吸光度。遵循朗伯比爾定律，在一定濃度下，原子吸光度與待測元素濃度為線性關(guān)系。

3 金屬礦地質(zhì)勘查應(yīng)用原子吸收光譜法注意事項

在金屬礦山地質(zhì)勘查中，原子吸收光譜法可用于多種金屬元素的測定，其中火焰原子吸收光譜法能夠測得10-9g/ml數(shù)量級，而石墨爐原子吸收法能夠測得10-13g/ml數(shù)量級。原子吸收光譜法因其結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、易于掌握、價格低廉在金屬礦地質(zhì)勘查中被廣泛應(yīng)用，因其分析性能良好、發(fā)展速度快在金屬礦地質(zhì)勘查中被廣泛推廣。但該技術(shù)用于金屬礦地質(zhì)勘查也存在一定的不足之處，原子吸收光譜法的靈敏度高，但檢出限較低，在多元素同時測定時尚有困難，一些元素的測定靈敏度還不能令人滿意。為了提高原子吸收光譜法用于金屬礦山地質(zhì)勘查的準確度和靈敏度，應(yīng)進一步明確原子吸收光譜法檢測的注意事項。

首先結(jié)合金屬礦地質(zhì)特征，做好最佳條件的選擇，選擇吸收波長、原子化工作條件、空心陰極燈的預(yù)熱時間、空心陰極燈的工作電流、火焰燃燒器試液提升量、火焰燃燒器火焰類型、火焰燃燒器高度、燃氣助燃氣的進氣量、石墨爐操作時的惰性氣體、石墨爐最佳原子化溫度、光譜通帶、檢測器光電倍增管工作條件。其次注意結(jié)合金屬礦地質(zhì)特征，分析原子吸收光譜法應(yīng)用時的干擾因素，制定干擾消除對策。通常情況下，金屬礦山地質(zhì)勘查中應(yīng)用原子吸收光譜法主要存在背景干擾和化學干擾。背景干擾可以通過雙波長法、自吸收法、塞曼效應(yīng)法等消除；化學干擾可以通過改變火焰溫度、加入緩沖劑、加入釋放劑、加入保護絡(luò)合劑等消除[4]。與此同時，在采用石墨爐方法進行金屬礦地質(zhì)勘查時，相對標準偏差RSD如大于11%，氬氣瓶中內(nèi)部壓強應(yīng)大于0.6MPa，純度應(yīng)大于99.1%，嚴密監(jiān)測石墨管的移動、形變、阻塞、表面潔凈情況，發(fā)現(xiàn)異常立即調(diào)整，并做好冷凝水溫度與冷凝水水位異常情況的監(jiān)測，確保檢測儀器正常運行，確保檢測方法正確、標準，確保檢測結(jié)果可靠、穩(wěn)定。在采用火焰原子吸收光譜法進行金屬礦地質(zhì)勘探時，應(yīng)注意準確調(diào)控燃燒頭的位置、燃氣流量比例、霧化器實時運行狀態(tài)，進行檢測操作前應(yīng)檢查乙炔氣瓶壓強，壓強小于0.6MPa時及時更換；在進行點火操作時緩慢打開乙炔氣瓶，成功點然后緩慢、準確、合理地調(diào)整相關(guān)參數(shù)，防止爆炸的發(fā)生。

4 結(jié)語

金屬礦山地質(zhì)勘查中應(yīng)用原子吸收光譜法在很大程度上促進了勘查工作的開發(fā)和創(chuàng)新。但在實施原子吸收光譜法檢測時，需要相關(guān)工作人員做到科學合理操作，做好設(shè)備儀器的維護，落實原子吸收光譜檢測的質(zhì)量控制，才能保證測量信息的精確性。從而提高金屬礦山地質(zhì)勘查效率，為金屬礦山資源的開發(fā)提供準確理論依據(jù)。