矿物采样与制样及化验分析方法

王磊 王东 张磊

摘 要：伴随着我国科技水平的提升，我国采矿业取得了令人瞩目的成就。采矿工作实践中，矿物采样、制样与化验分析工作的开展能对矿物中含有的各类矿物资源量及成分进行有效分析，为采矿精确性及工作质量提供保障。本文就矿物采样与制样及化验分析方法展开探讨。

关键词：矿物采样；制样；化验分析

引言

采矿业的发展为工业生产提供了更多原材料，促进了工业的发展。在某种程度上，采矿业的发展也有利于物理化学等学科的进步。矿物采样与制样是为了分析矿物中的各组成成分与含量。

1 矿物的基本性质分析

就目前地质化验科学的发展来看，矿物的性质主要分为光学性质、力学性质、热学和电学性质及其他性质四种。透明度和反射力是矿物光学性质中的中药表现形式，所谓透明度主要是指矿物透过可见光波的能力，当然这只是一个概念性的问题，因为在矿物中根本不存在絕对透明或绝对不透明的矿物，根据《光性矿物学》来看，透明矿物与不透明矿物的划分标准厚度为0.003mm。它的有效研究是必须借助显微镜方可完成的。矿物反射力主要是指矿物的晶体自然表面或人工磨光面对垂直入射光线的反射能力。反射力作为当前研究和鉴定矿物的主要方法之一，其研究与鉴定的好坏与矿物反射力的反射率有着极大关系，因为矿物的透明度、折射率、吸收率、表面性质与抛光程度均由反射率所决定，当然反射率也是作为衡量光片抛光面质量的重要标准。通常情况下，矿物的力学性质主要是指在各种外力的作用下矿物所表现出来的基本性质，从当前矿物制片工艺来看，硬度、解理和裂开、韧性等均是矿物的力学性质中包含的基本内容。热学和电学性质在矿物中表现极明显，由于矿物自身差异，使得它的热学与电学性质也存在一定差异，如石膏（CaSO4·2H2O）和黏土在加热的条件下会脱水，而蛭石在加热的情况下其自身体积比常温时递增20～25倍，且形状也会随之发生变化，而常温状态下的硫、煤等物质在加热时会燃烧等。一般而言，自然界常温状态下的矿物大多是不良导体或绝缘体，即电介质，只有极少数的矿物有导电性，因此在地质化验工艺中常常利用电子探针对矿物样品进行分析，当然必要时还必须采取如喷金、喷碳等工艺使之导电，继而对矿物进行分析。而矿物的其他性质则包括可溶性、润湿性（包括亲液性、亲水性、憎液性、疏液性等）。

2 矿物采样与制样

2.1 矿物采样方法分析

一方面，对于采样点所提取的矿产样本来说，一定范围的显著代表性是必须具备的，不能仅以矿区某一个部分矿物、矿石元素为对象。所以，在采样点制定中，应与矿区山脉总体布局、走向相结合，尽量在整个矿区中均匀分布采样点，尽量避免过于集中的采样点。一般情况下，沿矿山岩体走向的中间与两个端点位置、沿矿山倾斜方向的深与浅部都需进行采样点的布置，如此能将矿区各个地段地质情况综合反应。采样点分布过程中，采样时也不能以均匀布置采样点的方法为根据一味的开展，将各个地区间隔、覆盖区域位置完全相同，此类布置方式对于矿山地质特征的反映不够准确。矿山自身走势、发展通常都极具复杂性，故而采样点的布置还需考虑主要储备量，需分地段实施重点采用。而在布置采样点时还需增加布置数量或加大布置密度。另一方面，以矿石具体类型及工业要求为根据进行采样点的选择。由于采集于采样点的样品，不但会用于分析该矿山的地质，还会对其他开采与工业价值的评估结果构成严重影响，因此在采样点布置中对于矿石品质要求需予以考虑。此外，在布置采样点时，对于伴生组分的赋存分布及特点也需予以关注。

2.2 采样施工

采样施工指的是按照采样计划，在计划的采样点中获取相关的试样。采样施工要做到采样的实际位置应与采样设计布置的位置一致、缩分出来的矿样能充分代表采出矿样、矿样品位的验证和调整、矿样的包装和运输这四个方面。其中，采样的实际位置应与采样设计布置的位置一致是为了使试样反映原定的采样计划的试验效果。从而保证采样设计重量，与采样点所采出的矿样重量相吻合。为了执行原定的的分析试验，矿样质量不能过大或过小。除此之外，要重视矿物的管理，分别堆放不同采样点采出的矿样，防止混杂、丢失现象出现，避免杂质在采样施工过程中混入矿样。

2.3 矿物制样情况分析

从目前情况来看，对矿物样品进行制备情况是不可或缺的重要环节。有研究指出，在进行矿物制样时，根据矿物的不同矿种、不同地质目的、不同测试要求，旺旺会采取不同的制样方法对矿物样品进行破碎、缩分，继而制作成具有代表性的分析试样。其中目前使用的最多的缩分方法中的缩分公式为Q（质量kg）=K（缩分系数）d2（d为最大颗粒直径mm）。由于不同矿物样品分析要求不同，因此在样品加工要求也不相同，特别是对具有特殊性质的矿样更是如此。比如在对金矿在自然状态下的存在形式以自然金为主，它的分布情况是各部相同的，且延展性也存在差异，因此在制样时，它的制作程序也更为复杂。若按照Q=Kd2来看，当K值在0.8～1.0时，它的缩分粒度则应≥0.84mm，然后再将其磨至分析所需粒度。同时还应注意的是，由于岩矿石本身性质的差异，在进行采样分析前，必须根据分析需求和岩矿石本身性质而定，当然还应避免岩矿石的成份遭到破坏。

3 矿物化验分析方法

（1）定量分析法。定量分析法是以原矿光谱半定量分析技术为主，该技术可将矿样中元素含量快速了解，并大致明确其成份，主要是以光谱线强度、光谱出现情况等为根据进行判断。利用原矿光谱半定量分析技术，可使元素含量及有用的成份在短时间内完成测试，可对存在于分析中的盲目性有效控制。该技术的利。利用主要是将化验分析范围缩小、促使化验分析效率得到提升。然而，该方法在精确性上有所不足，故而通过该方法得到的结果并非是最终分析结果，仅能用于进一步实验的参考。（2）定性分析法。定性分析法是以化学元素分析为主，在完成了原矿光谱半定量分析后，已经大致了解了矿样化学成分，随后需在此基础上开展化学多元素分析。该技术主要是定性定量分析光谱分析结果中拥有较高含量的元素，该技术所得到的元素含量结构不同于光谱分析机构，具有一定的准确性、精确度，可作为最终分析结果。上述两种试验分析方法的不同在于定性分析方法更为精准，其结果可将一定的客观依据供于开采使用。

4 矿物化验实例

利用上文总结的矿物采样、制样及化验分析基本方法，下面将以某地表赤铁矿试样化验为例进行化验分析。首先，运用原矿光谱半定量分析（定性）和化学多元素分析（定量）的化验分析方法，对铁矿试样进行分析。得出分析结果：在铁矿中，主要的回收元素是铁，伴生元素都未达到回收标准，硫，磷有害杂质含量不高，二氧化硅含量较高。所以只需考虑去除杂质硅。在化学多元素分析结果中，FeO、SiO2、MgO、CaO、FeS、Al2O3等是铁矿的重要分析项目，该铁矿二氧化硅含量很高，可判断为酸性矿石，冶炼时需要配有大量的碱性溶剂。

结语

综上所诉，矿物采样、制样与化验分析不但与矿山开采计划存在联系，同时也会对地质条件、矿物形态的评价构成影响，通过分析所得到的结果也会在很大程度上影响矿山勘察及管理。基于此，在具体的采样、制样与化验分析过程中，必须将各个环节落实，通过先进化验分析技术的应用，为分析质量提供保障。

参考文献

[1]李海燕.矿物化验分析工作的基本方法和重要步骤[J].城市建设理论研究，2015.

[2]罗成燕.浅谈矿物采样与制样及化验分析方法[J].城市建设理论研究，2016.