矿石中金银铜铅锌的测定及不确定度探究

单广林

（福建省闽东南地质大队，福建 泉州 362011）

随着社会经济的快速发展，对矿产资源的需求量日益提高，全球范围内各个国家早已经将矿产资源视作国家发展的战略核心问题来解决。自新中国成立以后，尤其是最近二十年来，地质勘探的相关科研工作获得了重大研究成果，并发现了一些较为重要的矿床。纵观东三省建国以后的发展历史，作为我国重工业发展大省，其对矿产资源的依赖度比较高；同时东三省也是资源大省，省内矿山储藏量较多、品种较为齐全[1]。然而由于国民经济的迅猛发展，对资源的损耗也在逐年上升，这就导致现行矿山上的储藏量已经降至“警戒红线”，对此加快科学性、可持续性的开发开采进度，变为当今社会矿产领域的重中之重。展开危机矿山替代资源的寻矿工作，延长矿山使用寿命是目前一项备受关注的紧急任务。按照市场需要确定工作重心；加快科学论证，注重社会效益和经济效益的“双赢”；必须利用市场运行机制，将国家鼓励和企业自身努力有力结合起来力争勘查一些特大矿山，使其成为国内社会经济发展的重要储备资源库，同时推动地质事业的健康发展。针对国内矿产资源开发面临的资源浪费和环境污染等一系列问题，对矿产资源开发进行合理整合是有其必要性的。

1 矿石中金银铜铅锌的测定方法

1.1 仪器与试剂

对于矿石中金银铜铅锌的测定，所需仪器和试剂包括以下。ME104电子天平：分辨率为0.0001g。准备金银铜铅锌相关基准试剂，其质量分数均为99.99%，金属离子标准溶液：0.01229mol/L，准确称取1.0000g基准金银铜铅锌试剂置于烧杯内，加15mLHCl(1+1)溶液，溶解后快速倒入1000mL容量的烧杯内，加水稀释至刻度以上，并摇晃均匀；准备EDTA标准溶液0.01526moL/L；KF溶液300g/L；(NH4)2SO4溶液30g/L；准备对硝基酚指示剂3.0g/L；乙酸-乙酸钠缓冲溶液的pH值固定在5.4～6之间，保持中性；二甲酚橙指示剂5g/L。实验用水均为超纯水，硝酸、盐酸级别均属于优级纯，其它试剂则属于分析纯。

1.2 采样

为探明中金银铜铅锌的具体含量，在探矿工程中采用钻孔半心法[2]。钻探岩芯取样主要是利用高科技设备——岩心切割器进行合理分割，分割后采取其中的1/2作为样品，另外1/2作为岩心小样重新编写其岩心编号，并将岩心采样卡片填写完整后装箱保留；样品根据岩性的不同、岩石蚀变种类的不同进行切割，样长普遍为2.0m，最大不超过3.0m，最小不得小于1.5m。采样时必须保证现场称重入袋，地质样品的实际称重必须占理论重量的97%以上，符合国家有关标准要求。共计采取地质样品200件。

1.3 样品处理及数学模型的建立

精准称量0.1000g样品置于50mL聚三氟乙烯坩埚内，依次添加1mLHNO3、3mLHCl、2mLHCIO4、5mLHF，将坩埚放在电热板上对样品进行加热分解[3]，直至白烟消失，取下坩埚后向其添加2mLHCl浸取液并用少量去离子水冲刷杯壁，放在电热板上利用余热使溶液清澈，取下冷却后，移入300mL烧杯中，定容，摇晃均匀，待测。依照工作曲线计算待测溶液内金银铜铅锌的含量，其数学模型为：

式中，ϖ 代表矿石中金银铜铅锌的质量分数，单位%；C代表待测溶液内被测元素的质量浓度，单位μg/mL；V代表待测溶液的定容体积，单位mL；M 表示样品具体称重量，单位g。

2 矿石中金银铜铅锌的不确定度

2.1 不确定度来源分析

国际矿石元素分析标准协会（ISO/IEC）中明确提出：不确定度指的是加赋被测量之值合理的散合性并和实际测量结果相关的具体参数。该参数代表在离心水平范围内的置心区间的实际长度，可以分为标准确定度、合成标准确定度、扩展不确定度三类。对矿石金属矿的金银铜铅锌，主要采用三个分量，即天平称取、备测溶液的容积以及溶液浓度来测试其不确定度，通过分析，能够检测出实际水平的精准性和严谨性。测定结果内检误差合格率统计表如表1。

表1 内检误差合格率统计表

本研究主要利用ICP-AES法来检测矿石中金银铜铅锌测量的不确定度，其不确定度来源具体涵盖了以下几方面：其一，在样品称量的实际过程中会通过天平来填满，而电子天平会保留一个最大误差区间，从而为称取量带来较大的不确定度。其二，在给样品标准液进行定容处理的过程中会利用到容量瓶这一设备，而容量瓶由于烧制标准或密度的关系，其体积允许误差存在，这也会为测量带来较大的不确定度。其三，在配置标准溶液中，电子天平在称重过程中允许的最大误差以及定容过程中容量瓶允许的体积误差均会导致标准溶液在配制时发生不确定度。

2.2 称量质量引入的不确定度urel( M )

样品在称量过程中出现的不确定度主要来自两方面，第一是天平校验时产生的不确定度，第二是天平本身的晃动性。其中，天平的精准性主要是由天平的线性不确定度u1(M)和天平分辨的不确定度u2(M)组成。校验证书给出天平的线性不确定度为0.20mg，依据均匀分布计算出：

本文采取万分之一天平，其分辨率为0.10mg。

天平的晃动性可用200g标准砝码对其进行重复检查，以10次为限，利用贝塞尔公式计算得到电子天平晃动率所得不确定度：u3(M)=0.0033mg。因而称量所引用的不确定度可根据公式：

2.3 定容容积引入的不确定度ureal( v )

样品定容过程中容积引入的不确定度ureal(v)实际上包括了容量瓶所给出的容积偏差不确定度u1(v)、工作温度和校正温度不同时所引发的容积不确定度u2(v)两部分内容。

容量瓶所给出的容积偏差不确定度u1(v)：100mL容量瓶设为A级，依据JJG116-2008，其容量允许误差为±0.05mL，均匀安排，其标准不确定度为u1(v)=0 .10 3 =0.0058mg 。工作温度和校正温度不同时所引发的容积不确定度u2(v)：如果实验室温度基本在在±5℃范围内波动，水的膨胀系数为2.0×10-4/℃，根据均匀分布的基本规律进行计算，则u2(v)=2.1× 1 0−4×5× 1 00 3 =0.061mg 。

2.4 配制溶液引入的标准不确定度urel( C)

标准溶液不确定度是由于在配制贮存液时，一般会利用纯度为0.9999的基础物质，其配制的标准贮存液的相对标准不确定度通常在0.04%～0.20%之间，所以溶液不确定度的区间半宽基本为0.20%，符合正态分布，置信水平96%，溶液密度K取1.96，所以溶液不确定度urel(C)=0.20/1.96=0.102%=1.02×10-3。

2.5 合成标准不确定度urel

测定矿石中Cu、Pb、Zn不确定度来源的各不确定度分量后，则合成标准不确定度为：

综上可知，采用ICP-AES 法测定矿石中金银铜铅锌时，通过对各分量不确定度的分析可知，待测样品消解液中各元素称量质量引入的不确定度为关键因素。在操作中必须对其加以重视，有针对性地采取一系列措施，提高设备灵敏度，增强设备检测的稳定性，提高样品检测结果的准确度。

3 结语

本文对矿石中金银铜铅锌的测定及不确定度进行分析，依托岩矿分析的基本原则，根据金银铜铅锌的基本属性，对其测定以及过程中出现的不确定度进行研究。希望本文的研究能够为矿石中金银铜铅锌的测定及不确定度的检测方法提供理论依据。