浅谈地质实验测试中原子吸收光谱法的应用

江 伟，陈艳坡，王晓瑜

物质的本质是由原子构成的，且所有原子都在以不同的方式在运动。原子的内部运动，可以以辐射或吸收能量的形式表现出来，而原子光谱就是按照波长顺序排列的原子电磁辐射。原子吸收光谱仪就是基于原子的这种特性产生的。

在过去地质实验测试过程中，受到技术检验局限性，测定地质中金属元素的结果存在一定误差，使得地质金属的回收与利用并不能实现理想效果。原子吸收光谱法技术发展至今已较为成熟，且被广泛应用在地质实验测试工作中，其应用价值体现在技术水平，检测结果误差量较小，进而使得检测结果具有真实性和实用性，促使地质金属回收率与利用率得到大幅度地提升。原子吸收光谱法的实际应用中，采取合理的技术形式与评定方式，能保证地质测试结果的可靠性与准确性，从而为国家地质发展奠定基础，同时也为地质行业实现高质量、高速度地发展提供技术条件。

1 地质矿物的种类及特征

地质矿物是金属元素组成的混合物，广泛分布于地壳中。我国幅员辽阔、地域分布广阔、矿产资源分布不均匀，但是储备量较为丰富，地质矿物的种类较为丰富。在地质勘察工作中，地区不同，矿产资源、储备量及分布结构存在不同，甚至存在一些不确定的因素。而为了掌握地质矿物的分布情况，包括矿物元素的组成等，则做好地质测量工作，注重矿物岩石的测试则非常重要。并且，地质实验测试也为进一步准确、安全地勘察地质矿物情况提供了保障指导地质矿物的开采。现阶段，地球上已发现矿物高达3000 多种，而与人们生活息息相关或常接触到的地质矿物就有几百种。

2 原子吸收光谱法

原子吸收光谱仪主要由四个部分组成：光源（空心阴极灯）、原子化器（火焰燃烧头和石墨锥、石墨管）、分光系统（单色器）、数据处理系统（包括检测器以及显示系统）以及其他附加装置如雾化器、自动进样器等。

2.1 制定曲线的形式

院系吸收光谱分析方法应用流程则是，将地质矿山金属元素取样的样本放置在测试容器中，结合辅助设备完成测试工作。在测试中需要稀释样本，温度变化则利于自动识别与稀释取样金属。原子吸收光谱分析法在不同温度条件下，矿物质金属元素的取样检测结果变化图。溶液稀释之后的金属元素样本符合地质元素勘测标准，则最大程度提升实验测试准确性，并符合测量标准，进而为之后的工作提供有参考价值的数据。

2.2 分析地质元素的样本

地质实验测试人员采用原子吸收光谱法对样本进行测试，在分析矿山地区重金属元素的样本中，需要借助于一些电子操作设备，并将采样样本放置在检测容器当中，添加一些辅助材料或者是化学添加剂，进而使得取样溶液充分溶解。金属元素的样本分析中，检测人员应该等到溶液冷却，方可进入到下一个操作流程中。而测量结果需要制定成图表，便于后来的勘探工作等。

2.3 分析形式

测试结果的分析步骤为原子吸收分析法的重要环节，地质实验测试中，分析步骤非常重要。实际测试操作过程中，相关实验测试人压损对检测仪器非常熟悉，且熟练掌握操作流程及注意事项。进而才能对地质矿山金属元素原子进行测定。使用计算公式对测试结果进行分析，并要做好测试结果的检查工作，以保证测试结果准确性。除此之外，院系吸收光谱法的实际应用中，需要保留各操作步骤痕迹，以便于测试结果偏差太大而进行二次操作。

3 原子吸收光谱法

3.1 原子吸收法基本原理

原子吸收法又称原子吸收光谱法（英文简称：AAS）。原子吸收光谱法从光源辐射待测原色谱线光，如空心阴极灯发射锐线光源，在试样整齐待测元素的基态原子所吸收，根据辐射光谱的削弱程度，进而测定出地质所含元素。锐线光源辐射共振线被吸收的强度，以及待测试元素在吸收辐射原子数量间的比例关系。用关系式表示为A=KNL，其中A 为吸收率、K 为常数、N 为待测元素吸收辐射原子的总数量、L 为原子吸收光程。

地质实验测试分析中，对试样待测元素浓度进行测量，待测元素吸收辐射原子总量和浓度数值间的关系为正比例关系。在吸收光程不变的条件下，实验待测试元素吸收浓度与光速会依照比尔定律变化，用关系式表示为A=Klc。已知吸光度，自然会得到元素浓度。

地质实验测试中的原子吸收光谱法，不同于传统地质实验测试，其优势性非常明显，原子吸收光谱法逐渐被广泛适用在地质实验的测试中。当原子吸收法被提出来之后，其在地质结构的勘察与管理监督中有所应用。测量地质元素，回收与利用金属元素，才能收集更多地质数据信息。

3.2 原子吸收光谱法特点

首先，试验用样剂量小，原子吸收分光光度法中所使用的试药以及其他试验材料等的剂量都比其他的试验要小，可以很大地节省试验样品，减少试验成本。正因为双原子吸收分光光度法的这一特性，所以，得到了普遍普及与使用。第二，有着相当好的选择性和广阔的适用性。该方法可以更高效地对金属和非金属等周期表内的许多元素进行检测，而非限于对银锭的测定，这一优点也极大地扩展了该方法的适用性，给人们在开展对其他微量元素的测定和化学研究时，提出了更多的优选方法。第三，测量的精确。这项技术适合于所有的高温条件下的地质矿产检验，测量精度高，而且其检测结果完全没有受高温的影响，这一特点无疑对黄金矿山开发起到了相当好的支持。四，具备非常低的检出限。因为双原子分光光度法具备非常低的检出限，所以，用这种技术的检验效果比较好。因此，石墨炉的原子吸收分光光度法检测限为10-14-10-13 克每毫升，测定时应与实验中试样剂量较小的特性结合。原子吸收分光光度法检出极限低，这一特性同时也证实了此方法的精确度极高。

3.3 原子吸收光谱仪构件结构

首先对分子吸收光谱仪的工作机理进行了剖析，分子吸收光谱仪利用火花、石墨炉等方式使待测元件在高热的物理化学反射下，转换为分子内部蒸气；利用光源灯照明之后，把待测元件的特征光辐射出，在透过待测试元件的分子内部蒸汽时，会产生特定光谱吸收反应，而在此背景之下，所产生的透射光的强烈程度与待测试元件含量之间成反比例关系。在分子吸附光谱仪的光路控制系统当中，对透射光检测信号都会进行光栅分光，而在此基础上，就能够把待测定元素的吸附线与其他谱线之间，彼此隔离起来。再借助于光电转换器，就能够逐步地将光学消息转变为电讯号，电讯号子啊必须经过电路系统后才能放大，从而进行数据处理工作，然后再送到CPU 或者外部计算机中进行分析运算的工作，这样也就能够在显示器上，把各类元素的浓度展示出来，把检测结构送到打印机当中并打印各种各样的报表。仪器在通常情况下是由五个部分所组成，首先，是光源。负责发出待测元素怒的锐线光谱；第二是原子化器械，负责在生成待测元素的小分子之间蒸汽；第三是光程控制系统。主要负责分光工作，把共振线波长分离。第四是电路系统设计，里面包括了能够把光信息转化为电信号的转换器，以及能够把电讯号逐步放大的集成电路，和担负着运算处理工作的集成电路；第五是电子计算机的控制系统。通常情况下，在各种类型原子吸收光谱仪中使用到的设备都是与PC 兼容一起，使仪表及其附件的测控工作统一进行，从而对结果的精确性提供了一定保障。

4 地质实验测试中原子吸收光谱法的应用过程

4.1 采样环节

采样环节，在实际的采矿地质实验测试中，不仅是整个试验流程中最为关键的基础部分，同时也具有判断后续试验是否顺利进行的重要依据。

所以，在实验检测的过程中操作技术人员要针对不同的金属样品，使用不同的仪表装置和添加剂，以确保从金属元素样品中萃取出最纯正的金分子之间。具体的使用要点是：首先，在试验检测前要确保盛放试样的容器干净，对容器进行了全面的清洁，然后利用清洗剂把整个容器都清洗了一遍。确保容器中良好的洁净度，可以为以后的试验检测中奠定良好的试验基准。然后，为减少在试验检测过程中形成较大的偏差，要对被试验检测的金属样品进行单独地保存，在存储后还要对仪器设备进行全方位的检测，以减少试验过程中，因为仪表装置所形成的偏差。最后，因为在开展原子吸附分析方法试验的时候之间环节比较多，所以操作者都要比较小心，不管在准备环节或是后续的判断、选择等环节都要尽量地减少差错，以确保了试验的完整性。同时还需要注意的是，当把重金属元素抽取出来之后，也要适当增加操作时间，以提高了试验检测的有效性，同时也是更加确保了试验检测得科学合理。

4.2 稀释环节

一般情况下，地质实验测试采用“9+1”溶液测试法，为保障检测结果有效性。还有滴加一定量高氯酸溶液，且严格注意稀释溶液的安全性。实验测试人员还应重视氧化还原反应，稀释要缓慢操作，且采取慢慢升温的操作方式，以在最大程度上提高原子间吸附分析时的质量。由于氧化反应和温度成正比关系，随着温度的逐渐增加，氧化反应会越来越明显，而样品溶液的色泽也还会慢慢变成黑色。此时，可以适量加入辅助药，帮助将溶液还原，当溶液颜色逐渐变成透明状态时，可以停止加入辅助药。当水原子的吸收达到最大程度时，稀释环节便完成。

4.3 回收环节

地质实验测试操作中，实验测试人员对矿物金属进行取样，根据化学公式及操作规范，加入适量的辅助剂，并加以分析，一般情况下，每一分样品在10g 以下。实验测试结果出来之后，借助于院系吸收光谱法测定金属回收量。并且实验测试人员还应对实验测试过程产生的数据进行记录和评价，以保证整个实验测试的有序性。

4.4 定性测量的岩土矿产

在分析检测岩石矿物过程中的定性分析层十分关键，但同时，这个工作对技术要求也较高，一定要在相同操作条件和作业要求下科学的实施，同时必须对岩石矿石试样经过正确合理机械加工和处理后，进行正确的定性分析方法，定性分析后岩石矿物能够对岩石矿物当中的元素含量充分了解已掌握，并了解掌握了地质矿产体内不同元素含量比值多少。经过定性分析，可以得到详实的数据，工作人员依照这些数据，并分析岩石矿物元素含量，对正确的测量方法合理选择，定性解析岩石矿产，常用的方法包括了化学分析法和放射性光谱法，不过上述方法仍在广泛使用过程当中会危及到员工生命安全，工作人员在测试工作实际，必须要将相应的防护工作充分做好。

4.5 确定技术方案

制定最后测试技术方法，需要与上述测试的数据进行全方位的分析与研讨，制定最后的测试技术方法，并根据多重测试数据进行全方位综合性的剖析，研究方法是否合理。在鉴别岩石矿物工作中，制定具体的技术方法是非常系统而又复杂的重要工作，根据具体操作实际情况需要正确检测岩石矿物当中各元素成分，同时需要对所选择使用的不同检测方法，以及分离方法之间的协调程度予以足够关注，并把握彼此之间的配合程度，更好地进行检测工作，但是由于上述工作的进行对人员都具有高度的技能要求，人员必须要掌握较强的岩石矿物测试技术基础知识，还可以娴熟地运用各类现代化的仪器设备，并且具有丰富的实践经历，在制定具体检测的技术方法时，人员还需要对所运用的分析方法、检验方式科学判断。在具体鉴定时，无论是进行单一层面检查，或是进行系统检查，都需要合理的对分析方法加以选用，提升检验管理工作的精确度和全方位。通常来说，在分析测试的岩土矿产管理工作中，先是粉碎岩层，随后再进行分析处理，然后按照测定内容进行若干个工作组之分，并对各项实际工作计划合理编制，再借助以工作组为单元认真细致地进行测量工作，最后总结成果。

4.6 分析结果

当鉴定方法最终确认以后，就一定要认真遵循方法中各种操作规程要求，严格科学地进行操作工作，以确保操作方法的科学性，合理性，所得到的数据，也必须经过仔细的核对和确认，以保持资料准确度和全面性。

5 原子吸收光谱法在地质矿物金元素测定中的应用

我国地质矿产资源有很多砷、硫难浸金矿，矿床的储量大。易金矿资源的减少，金矿开采难度与资源勘察变得更难。从经济角度利用好矿石，且尽量避免严重污染而提取出难浸金矿石，则是地质勘察应提取研究的任店。高砷矿、高硫矿中的金属矿物质，是地方或国民经济的参考内容。金精矿对金测定通过活性炭吸附碘量法与泡塑吸附法。相对来说，仪器操作简单的测试方法，其准确性不高，也不适合采集多个样品。对此，地质实验测试中的院系吸收光谱法对于金的测定，能够避免测试干扰。在待测试取样中加入溶液，能够快速得到结果，且测试结果较为准确。

地质实验测试原子吸收光谱法对高砷和高硫的精矿金含量的测试，其测试结果的效果常常与活性炭吸附法、泡塑吸附氢醌滴定法进行对比。如表1 所示，结果平均值n 为3。东北地区高硫高深的金精矿进行矿样采取，背景元素是As，质量分数在5%～7%范围内，S 质量分数是25%～35%。而金精矿中的其他元素则是通过氧化物的形式进行表示，他们的质量分数分别是：Fe2O3为28%、CaO 为4.5%、MgO 为0.5%、Al2O3为0.8%、Pb 为2.3%、Zn 为1.5%。根据表啊现实，测试结果和活性炭吸附法测量结果相近。在地质实验测试中，硫化物焙烧没有借助于马弗炉，瓦数为1LW 的电炉对耐火罩进行焙烧，这种焙烧方式的升温速度较快，要想达到650℃则需要大约5min，得出分析结果的时间也较少。泡塑吸附氢醌滴定法测试结果更高，主要原因是吸附较少三价铁，进而没有洗净所造成的结果。在实验测试过程中，没有洗净造成的。金测定范围内，取样量应该在20g 为准，浸取液定容为100ml，金质量分数则是在5g/t ～200g/t 的范围内，这样才能保证测试结果符合条件。

表1 不同实验测试方法对比表

6 结语

总而言之，地质行业占据我国社会经济发展的重要地位，很多行业发展都与地质行业有紧密联系，则行业更应该注重地质矿物金属的测量准确性，以保证经济效益则更应该提升实验测试水平，应用原子吸收法则较为有效，其测试结果也很准确。原子吸收光谱仪在地质行业的应用，作为一种辅助地质领域的研究和开发的金属元素分析仪器，需要操作人员进行科学、合理的使用和维护，才能确保测量准确、安全分析并保证使用寿命。并且，原子吸收法操作简单，能够很快投入产业中使用，利用率和应用价值高。对此，在地质实验测试中，则应该深入研究原子吸收光谱法，挖掘其利用价值和技术优势，为推动我国地质资源开采行业发展奠定基础，同时促进我国社会经济发展。