錢銀弟

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)勘查院，甘肅 張掖 734000）

礦產(chǎn)行業(yè)的高速發(fā)展，在一定程度上提高了市場(chǎng)內(nèi)工業(yè)制造行業(yè)在生產(chǎn)中對(duì)于金屬物質(zhì)的需求量，但由于早期礦山開采工作缺少專業(yè)的技術(shù)與先進(jìn)的設(shè)備作為支撐，導(dǎo)致礦山工程十分不規(guī)范，甚至導(dǎo)致了現(xiàn)如今社會(huì)的礦產(chǎn)資源缺乏[1]。為了提高礦山內(nèi)金屬資源的保有量，降低礦產(chǎn)資源過度開采造成的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生概率，需要在礦山工程中深度分析地質(zhì)礦物中金屬元素的含量，采用專業(yè)的檢測(cè)方法，掌握不同區(qū)域內(nèi)礦物質(zhì)的金屬含量，并以此為依據(jù)，評(píng)估開采資源的價(jià)值。但較早時(shí)期，地質(zhì)勘探市場(chǎng)沒有重視到與此方面相關(guān)的問題，甚至針對(duì)市場(chǎng)價(jià)值較低的地質(zhì)礦物，花費(fèi)較高的成本進(jìn)行開采，此種不平衡的收支導(dǎo)致我國(guó)金屬市場(chǎng)的建設(shè)一直處于一種負(fù)盈利狀態(tài)[2]。但現(xiàn)如今，在礦產(chǎn)資源急缺的背景下，地質(zhì)工作者已經(jīng)意識(shí)到了深度分析礦物含量的重要性，并提出了在礦山工程實(shí)施前，進(jìn)行地質(zhì)采樣的方式，進(jìn)行金屬元素含量的定量分析。但在持續(xù)開展此方面工作時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分金屬元素在檢測(cè)過程中受到不確定度因素的影響，此種現(xiàn)象對(duì)金屬檢測(cè)工作的實(shí)施造成了一定的困擾與負(fù)面影響，為了提高采樣結(jié)果檢測(cè)的準(zhǔn)確性，確保產(chǎn)出的地質(zhì)礦物具有真實(shí)的應(yīng)用價(jià)值，本文將針對(duì)地質(zhì)礦物中金屬元素含量的不確定度展開化學(xué)分析，具體內(nèi)容如下文。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

為實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地質(zhì)礦物中各類金屬元素含量的不確定度化學(xué)分析，本文選擇以某地區(qū)礦山為例，在該礦山上隨機(jī)對(duì)五種不同地質(zhì)礦物進(jìn)行采集，并將其作為本文實(shí)驗(yàn)的主要研究對(duì)象，針對(duì)其各類金屬元素含量進(jìn)行不確定度化學(xué)分析。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)過程中所需的材料包括氯化鉀溶液150g，將其溶解后，與純KCL配成1L提取液，得到1.5mol/L的氯化鉀溶液。將15g四水合酒石酸鉀鈉放置在清水當(dāng)中進(jìn)行溶解，將其作為緩沖溶液。除此之外還需要使用5g磺胺和0.5g鹽酸配備的試劑作為顯色劑。實(shí)驗(yàn)過程中需要用到的儀器設(shè)備包括流動(dòng)分析儀，采用FT6456-550型號(hào)流動(dòng)分析儀，該型號(hào)流動(dòng)分析儀的電源為220V，重量為15kg，測(cè)量精度為0.01%，功率為550W。除此之外，實(shí)驗(yàn)過程中還需要使用水平搖床、純水機(jī)、電子天平等設(shè)備，輔助完成本次實(shí)驗(yàn)。水平搖床選用VSZD6854-40型號(hào)高端款水平搖床裝置，該裝置定時(shí)范圍在0min～990min，旋轉(zhuǎn)頻率為15rpm～240rpm，擺振幅度為15mm，尺寸為260mm×210mm（長(zhǎng)×寬）。電子天平軒轅紅JA685640N型號(hào)，該型號(hào)電子天平的讀取精度為1mg。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

在分析過程中，利用化學(xué)方法對(duì)上述實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象中金屬元素的含量進(jìn)行測(cè)定，并將得出的測(cè)定結(jié)果與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行比較，通過對(duì)結(jié)果的分散性是否在合理范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其不確定度的分析。在對(duì)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象取樣后，采用1.5mol/LKCL按照ISO14256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提取，稱取地質(zhì)礦物15g，并加入提取劑45mL，控制水和地質(zhì)礦物的比例為4：1。將上述提取到的樣品放置在搖床當(dāng)中，將搖床轉(zhuǎn)速設(shè)置為150r/min，并進(jìn)行1.5h振蕩，過濾后得到相應(yīng)的提取液，利用流動(dòng)分析儀對(duì)樣品當(dāng)中的金屬元素含量進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)過程中，將實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度設(shè)置為20℃～25℃范圍內(nèi)，將濕度控制在75%左右。針對(duì)本文上述選擇的實(shí)驗(yàn)儀器，對(duì)其測(cè)定條件設(shè)置，取樣時(shí)間為50s，沖洗時(shí)間為55s，隔離空氣時(shí)間為1.5s，加熱過程中的溫度為45℃。利用ICP-OES法對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品當(dāng)中的金屬元素含量進(jìn)行測(cè)定，其計(jì)算公式為：

公式（1）中，w/%表示為實(shí)驗(yàn)樣品中金屬元素含量；C表示為實(shí)驗(yàn)樣品中金屬元素質(zhì)量濃度；V表示為實(shí)驗(yàn)樣品的定容體積；m表示為實(shí)驗(yàn)樣品質(zhì)量。通過上述公式（1），在明確金屬元素質(zhì)量濃度和定容體積的基礎(chǔ)上，對(duì)其含量進(jìn)行測(cè)定。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

利用上述儀器和試劑，采用ICP-OES法對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品當(dāng)中的金屬元素含量進(jìn)行測(cè)定，并通過公式（1）得出最終的測(cè)定結(jié)果。為方便后續(xù)分析，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，并利用Excel軟件將實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)樣品金屬元素含量測(cè)定結(jié)果

綜合表1中的測(cè)定結(jié)果，對(duì)上述五次重復(fù)測(cè)定得出的結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算，得出的計(jì)算結(jié)果即為不確定度結(jié)果，其計(jì)算公式為：

公式（2）中，s表示為實(shí)驗(yàn)樣品重復(fù)測(cè)定5次結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差；Ci表示為實(shí)驗(yàn)樣品的濃度；表示為實(shí)驗(yàn)樣品重復(fù)測(cè)定的濃度平均值；P表示為實(shí)驗(yàn)樣品的測(cè)定次數(shù)，本文選擇對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品重復(fù)測(cè)定5次，因此P的取值為5。根據(jù)表1中內(nèi)容，利用ICP-OES法測(cè)定實(shí)驗(yàn)樣品測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度，得出三種金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為0.824μg/mL、0.264μg/mL和0.352μg/mL。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

按照上述操作，完成對(duì)ICP-OES法測(cè)定實(shí)驗(yàn)樣品金屬元素含量不確定度計(jì)算后，通過對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行觀測(cè)和分析得出，在稱取實(shí)驗(yàn)樣品的過程中產(chǎn)生了一定的不確定度，加之電子天平在測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的精度誤差也增加了不確定度數(shù)值。除此之外，在地質(zhì)礦物實(shí)驗(yàn)樣品提取液體積測(cè)量處理環(huán)節(jié)之前也產(chǎn)生了一定不確定度，其中影響測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生不確定度的化學(xué)因素主要包括實(shí)驗(yàn)樣品在消煮過程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，在消煮液定容時(shí)也存在不確定度增加的可能，在實(shí)驗(yàn)樣品測(cè)定稀釋時(shí)同樣出現(xiàn)了不確定度增加的情況。綜合最終得出的不確定度結(jié)果，其取值在0.264μg/mL～0.824μg/mL。綜合本文上述得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及上述論述內(nèi)容，對(duì)地質(zhì)礦物中金屬元素含量的不確定度進(jìn)行化學(xué)分析。通過對(duì)三種不同地質(zhì)礦物的金屬元素進(jìn)行測(cè)定，采用ICP-OES法測(cè)定在實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行稱量的過程中，電子天平讀數(shù)引起了較大的不確定度。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)樣品濃度測(cè)定的過程中，樣品重復(fù)測(cè)量引入的不確定度相對(duì)更大。

因此，在測(cè)定的過程中得出，需要通過隨時(shí)控制測(cè)試儀器的方式，達(dá)到最佳的測(cè)定效果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)最適合的線性范圍擬合。同時(shí)，在測(cè)定過程中，將周圍環(huán)境溫度控制在15℃左右，可以有效減小ICP-OES法測(cè)定過程中相關(guān)參數(shù)引入的不確定度分量。除此之外，還可通過在測(cè)量過程中，針對(duì)各個(gè)容易產(chǎn)生不確定度的環(huán)節(jié)設(shè)置補(bǔ)償機(jī)制的方式，去除測(cè)定結(jié)果中可能為不確定度的部分，以此得到更加精準(zhǔn)的測(cè)定結(jié)果，進(jìn)一步提高地質(zhì)礦物檢測(cè)的精準(zhǔn)度。

4 結(jié)語

地質(zhì)礦物中的金屬資源已成為自然界賦存的重要資源，為了更好地滿足市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，本文對(duì)地質(zhì)礦物中金屬元素含量的不確定度展開化學(xué)分析，并希望通過本文此次的研究，進(jìn)一步掌握地質(zhì)礦物中金屬元素的化學(xué)不確定度，以此種方式提高我國(guó)礦產(chǎn)資源的利用率，為實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供幫助。