单次融样检测地质矿物中的多种元素研究

曾豪杰，祝建国，陈世炎，刘 宇

（1.国土资源部兰州矿产资源监督检测中心，甘肃 兰州 730050；2.中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所/农业农村部兽用药物创制重点实验室/甘肃省新兽药工程重点实验室，甘肃 兰州 730050）

地质矿物中，通常含有多种金属，是及其重要的资源，被广泛应用于工程建设、冶金提取等工业生产中。地质矿物的矿石中每种元素都有其重要领域的应用价值，因此测定出矿石样品的成分含量，对于以后的开采具有重要的价值和意义。地质矿物从勘探到开采需要耗费大量的人力物力成本，地质矿物的元素含量检测又是其中的重要环节，在此情形下，如何保证地质矿物的检测准确而精简环节成为了重要议题。在以往的标准下，要对样品进行多次检测，通常能够保证在检测时不被干扰，更有利于实验结果的稳定可靠。但矿物样品中通常要检测多种元素，这就导致了检测流程的漫长。因此需要一种简便且准确的检测方式进行检测。某矿区矿藏储量为170.2t，矿区含有多种价值元素且含量丰富，矿区已被开采多年，对于矿区的矿品元素含量记载较为精确，因此选择该矿区的矿石样品作为实验对象。

1 对象与方法

1.1 矿产研究流程

在使用单次融样检测方法研究地质矿物时，由于不能够确定实验结果的准确性，因此需要收集以往的研究成果，将以往研究成果中的元素含量与单次融样检测结果进行对比，如果不存在差异性或差异性较小，则认为单次融样检测结果有效。完整的地质矿物研究流程图如下[1]：

由图1所示，以以往的研究资料中矿石样品的元素含量作为标准，使用单次融样检测法检测元素的种类与含量。以往的检测需要进行多次重复实验，确定元素的种类后，再对元素含量进行检测；单次融样检测法能够在只检验一次的情况下，将元素种类与含量同时进行检测。并以前人的研究成果作为标准来验证。

图1 地质矿物研究流程图

1.2 准备样品并预测结果

样品取自某矿区矿体溶洞中，共24件，取自不同的勘探位置，岩性主要为氧化铜矿，呈孔雀石形式以及铅锌铜氧化矿。该矿区矿体的岩层为经过高度风化后蚀变的粘土沉积物或泥岩、白云岩等。在白云岩底部或泥岩中并没有发现原生的硫化铜出现。铅锌矿化主要以碳酸盐矿物形式、孔雀石、蓝铜矿、白铅矿、菱锌矿的形式出现。根据资料可得，检测样本的矿样粒度为600±25μm，铜元素的含量为67.1%；铜元素大多数情况以孔雀石的形式存在，数值大约为81%，剩余15%的铜元素以高铁高锰的氧化物形式存在，最后的4%铜元素以10μm的硫化铜形式，分散在粗粒脉石当中。脉石通常由二氧化硅、白云石、针铁矿、赤铁矿、华石、高岭土等组成。因此推测样品中存在元素Pb、Zn、Cu、Fe、Mn、Ca六种元素。

2 检测结果分析

使用单次融样检测法，将实验样品烘烤至100摄氏度，每种样品选取0.001g，方别放置于250ml的乙烯烧杯中，加入蒸馏水浸润后，加热使样品溶解，在溶解的过程当中加入5ml的盐酸溶液。之后在样品完全溶解后，将温度提升至150℃，将样品完全蒸干并加入1:1的硝酸溶液15ml，待烧杯内壁的元素充分溶解到硝酸溶液后，倒入容量瓶中，加入蒸馏水得到待检测的溶液。对24块样品的Pb、Zn、Cu、Fe、Mn、Ca六种元素进行检测[2]，检测结果如表1所示。

表1 单次融样检测汇总表

由表1可知矿石样品中每种元素的含量汇总，共24份样品每种样品分别检验Pb、Zn、Cu、Fe、Mn、Ca元素，此种方法下，只需要检测24＊1=24次，即能完成全部样品的全部元素检测。对于样品而言，实验结果能够证明矿产样品中含有Pb、Zn、Cu、Fe、Mn、Ca六种元素。根据以往的资料，以Cu为例，样品中检测元素ppm分别为852、889、1132、882、846、798、690、840、1061、1355、1736、788、2855、2587、2478、1530、1211、1243、881、940、890、872、848、8651，检测结果的相对偏差度集中在-0.1%～2.5%之间，则认为单次融样检测结果有效。检测结果对于Pb元素累积偏差度为0.8%、Zn元素累积偏差度为1.33%、Fe元素累积偏差度为0.08%、Mn元素累积偏差度为0.21%，测试结果同样可行[3]。

3 结束语

使用单次融样检测方法，能够对样品中的元素种类实现精确检测，且元素含量的累积偏差度可以忽略不计。在单次融样检测的方法下，同时减少了人力以及物力成本，这种检测方法对研究地质矿物中的多种元素操作更加简便；由于只进行一次实验，分析结果更为精准。但是由于实验可以选择的样品数量较少，仅选用了24块样品作测试，实验结果可能存在局限性；同时用于进行实验的样品可能存在污染的情况，对于实验结果依然构成影响。不同地区的矿石元素含量以及种类都会因为地区的差异而有所不同，单次融样检测的方法也不可能运用到所有地区的矿石样品检测中。