地质矿物中所含金属元素分析测试技术研究进展论文

　　摘要：地质矿物种类较多，所含金属元素组成较复杂，含量范围涵盖较广，不同的金属元素测定需要不同的测试技术。基于此，本文探讨地质矿物中所含金属元素分析测试技术进展具有实际意义。首先，分析地质矿物的种类，对不同矿物所含的金属元素进行研究；其次，处理地质矿物金属元素样品，分离不同金属元素；最后，根据分析电子探针分析测试技术、电感耦合等离子体发射光谱分析测试技术、多接收电感耦合等离子体质谱分析测试技术、原子吸收光谱法分析测试技术、X射线荧光光谱分析测试技术等五种测试技术的特点，探究金属元素测试技术的研究进展。旨在多方面了解地质矿物，为矿产资源的勘查提供方向。

 

　　关键词：地质；矿物；金属元素；分析；测试技术；研究进展

 

　　一般情况下，地质矿物是由单矿物和多矿物组成的。在地质作用下，组合成了多样性的地质矿产。其中，岩石是地球元素的形成基础，有固态与液态两种成矿模式。海面下的岩石多由多种矿物组成，或者是生物化石，具有相应结构。地质矿物产出的岩石分为火成岩、沉积岩和变质岩。通过岩浆岩的熔融作用形成冷却产物即为火成岩；通过海水作用将矿物富集，形成沉积岩；岩体物质构造成分在温度、压力等变化下发生变质，进而形成新岩石即为变质岩。地质矿物中有Ti、Al、Fe、Mn、Ca、Na、K、Cr等金属元素；还存在Si、P、S等化合物。根据不同的研究目的和要求，金属元素的分析测试技术也相应不同。因此，本文对地质矿物中所含金属元素分析测试技术进展进行探讨，论述各种技术的分析水平和特点，为地质矿物的勘查提供研究方向。

 

 

　　地质矿物作为一种混合物其是有很多种元素所共同组成，而且很多种地质矿物都是在地壳范围当中活动的，通过分析研究地质矿物形成过程，不同地质活动因素以及不同作用类型，导致地质，矿物有着非常多的种类，而且地质矿物当中化学元素也表现出很大的差异性，通过不断研究与总结，当前地质矿物种类已经达到三千多种以上，然而目前可以接触于认识的地质矿物仅仅有几百种，如我们比较常见的碳酸盐矿物、石英矿物以及赤铁矿矿物等。而对于地质矿物所含金属元素进行测定，这是一个十分复杂的过程，而且地质矿物所含金属元素分析测定工作能否顺利开展，对于地质矿物勘探工作的开展也有着至关重要的影响。所以在对地质矿物所含金属元素进行测定过程当中，必须要结合所测定的地质矿物样品，来科学合理的选择相应的测定方案，并在测定方案当中尽可能的罗列出各方面内容，然后根据具体步骤科学合理的实施测试分析工作，如此一来，才能保证地质矿物所含金属元素测定的精准性，进而对地质矿物中的有关指标数据准确判断，推动地质矿物所含金属元素测定工作的高效开展，这对于更加高效的开发利用地质矿物资源，保证地质矿物资源的回收利用意义重大。另外，还应当对地质矿物当中所含金属元素分析测试细节问题加强研究，避免地质矿物测试过程当中出现遗漏，准确获取测试数据，为相关工作开展提供详实的数据参考，这样才能保证更加高效开发地质矿资源，实现地质矿物最大的经济价值。

 

 

 

　　针对地质矿物展开分析研究工作，对于地质矿产资源的开发和利用发挥的作用非常重要。首先，开展地质矿物分析工作可以有效促进地质研究工作的顺利实施，保证地质研究工作效率极其成果，为开发利用地质矿产资源奠定良好的基础。而且地质矿物分析工作的有效开展，对于很多地质灾害的防范也发挥着十分重要的作用，所以应当对地质矿物分析工作给予充分重视，这样才能不断提高地质勘察效率，获得丰富的数据参考，进而采取有效的措施，科学防治各种地质灾害，避免地质灾害进一步扩大化造成更大的危害，减少经济损失与人员伤亡。为加强地质矿物分析工作，还能使工作人员及时了解掌握地质状况以及地球环境。另外，加强地质矿物分析工作，还能利用科学有效的测试方法，高效获取地质矿物当中所含金属物质，并掌握地质矿物自身价值。因此，加强地质矿物分析工作，对今后开采地质矿物发挥着非常巨大的促进作用，综合以上各个方面分析，更应当对地质矿物金属元素分析测试技术给予充分重视，通过科学有效的分析测试技术，准确获取地质矿物所含金属元素，为相关工作提供有效参考。

 

 

　　地质矿物具有较为稳定的化学单质，与固定的化学结构，是岩石的构成前提。目前状态下，地质矿物类型已有3000种左右，本文按照矿物成分不同，将地质矿物分为5种：其一，由一种化学元素组成，以金属、非金属，以及半金属等为主的元素，例如Au、Pb、Pt、Cu、S、C等，属于自然元素矿物，约有90种左右。其二，以硫化物为主，富集Mo、Pb、Zn、Cu、Mn等有色金属，一般为黄铁矿、黄铜矿、辉锑矿等。其三，受到地质条件的影响，生成的盐类矿物，包括石盐等。其四，以氢氧化物和氧化物为主，包括石英矿等，是Al、Fe、Mn、Ti、Sn、Au等矿石的主要来源，极具经济价值。其五，含氧酸根的化合物，包括SiO3、HCO3、HSO4、H3PO4、Na2B4O5（OH）4、FeWO4、MnWO4等。本文将化学元素、地质矿物与岩石的关系用简图表示，如下图1所示。

 

 

　　如图1所示，地质矿物与化学元素、岩石的关系密切，地质矿物金属元素如下表1所示。

 

 

　　如表1所示，地质矿物成分分为单质、SiO3、HCO3、HSO4、H3PO4、Na2B4O5（OH）4、FeWO4、MnWO4等，所含金属元素各不相同，采用的分析测试技术也相应不同，为了满足各种金属元素的分析要求，本文对分析测试技术的发展进行研究。

 

 

　　迄今为止，没有同一种样品前处理方法能完全适合不同的样本或不同的被测对象。即使同一种被测物，所处的样本与条件不同，可能要处理的前处理方法也不同。所以对于不同样品中的分析对象要进行具体分析，确定最佳方案。

 

　　在具体测试过程中发现，碱溶ICP-MS法能够基于金属元素的特殊性，适用含有多个种类金属元素矿物样品的详细分析。在测定中确保数据分析质量的准确性，保障化学分析科学有效。

 

　　具体操作方法为：①在化学分析条件之下，选择地质矿物样品配置成为1.0mg/L的标准液，用于化学分析检测；②在标准液制作之后，需要对介质进行逐级稀释。在碱溶ICP-MS法中，所用的稀释介质主要是2%硝酸，逐步将其稀释为0.1mg/L、0.01mg/L和0.001mg/L；③精准称取0.1g样品，并加入1.0g过氧化钠，使其得到充分混合；④在700℃的高温条件之下，对所检测样品进行高温加热，并在熔融之后，用热水提取彻底。提取后再根据样品特点进行分离、富集等手段最终得到澄清溶液，经仪器分析可测得地质矿物中不同金属元素含量。

 

 

　　5.1电子探针分析测试技术

 

　　电子探针技术是最早用来分析测试金属元素的技术，因此仅针对固体样品，其原理为：利用高能电子束激发矿物，得出各个元素的特征X射线，通过波长分析金属元素种类，测试X射线强度，得出金属元素的含量多少。此测试技术具有高空间分辨率、几乎无损性，以及基体效应小等特点。一般情况下，探针技术的分析光束在10μm～100μm范围内，分析效果较差，不能适用于金属元素的分析。而电子探针技术可以将光束利用电子的形式表现出来，电子束的束斑在1μm左右，相较于探针技术的分辨率高了1个～2个数量级，针对地质矿物的特殊性，不易造成其损失，因此其几乎无损性受到勘查人员的追捧。通过电子探针技术可以获得矿物中的图像，使其更适应微小的金属探测。在金属元素测试分析的过程中，为了更加清晰地得到矿物图像，往往需要溶解一部分矿物外表，但是矿物难以溶解，溶解时间过长或过短均不能得到良好的溶解效果，必要时，会使用高温高压或碱熔的方式溶解矿物，致使测试结果过低。

 

 

　　5.2电感耦合等离子体发射光谱分析测试技术

 

　　由于电子探针技术使用中存在一定局限性，使得矿物金属元素成像效果不清晰，测试结果也相对较低，因此，电感耦合等离子体发射光谱测试技术得到相应的研发。其以电感耦合等离子体为光源，在不同的状态下，发射不同的电感波长，通过反馈的光波强弱，对金属元素进行定性、定量分析。电感耦合等离子发射光谱仪测试地质矿物样品时，通常对同一待测元素选择2～4条谱线作为分析对象。一般仪器会推荐选择元素的最灵敏线，但在实际分析中由于某些谱线的灵敏度很大，会造成强度的饱和，试验测试工作人员根据经验选择元素的次灵敏线等。

 

　　5.3多接收电感耦合等离子体质谱分析测试技术

 

　　在电感耦合等离子体发射光谱分析测试技术的基础上，将其改进为多接收电感耦合等离子体质谱分析测试技术。将其配置多个高灵敏度的检测器，能够同时接收多个金属元素的信号，可以适用于高精度的测试。并且，提高该方法的抗干扰性，使其在微米尺度下进行微区原位分析，加强空间分辨率。此外，多接收电感耦合等离子体质谱分析测试技术中，可以通过分析卤化程度，得到较高的测试精度，如下图2所示。

 

　　如图2所示，硅酸盐类地质矿物中金属元素的分析测试中，利用激光获取矿物中的地球化学信息，通过斑束剥蚀方式，对试验地质矿物进行剥蚀，即可获得矿物中金属元素的富集与迁移程度，可判定金属元素含量不同。

 

　　5.4原子吸收光谱法分析测试技术

 

　　原子吸收光谱分析测定技术是分析氢氧化矿物金属元素的重要研究进展。在氢氧化矿物中，Se、As、Sn、Sb、Te、Bi等元素，因此，会与强氧化剂发生反应，生成气态的氢化物。将氢化物通过原子化器进行原子化，测试原子吸光度，即可对矿物中的金属元素进行定量分析。在此项技术中，具有抗干扰性强，测试速度快，稳定分析等优点。针对某些复杂矿物样品进行分析，原子光谱吸收法测定矿物样品中难熔金属元素灵敏度效果欠佳，测定过程中往往会出现一些变化因素，如Se元素的离子化程度较低，会加大原子转换的负担，吸光度也会相应受到影响。

 

　　5.5 X射线荧光光谱分析测试技术

 

　　X射线荧光光谱分析测试技术是近年来使用率较高的技术，其根据基态原子，吸收特定频率下的辐射，再以光辐射的形式发出荧光特征，测试荧光强度，即可得到元素相对含量，此技术适用范围较广，是在电子探针技术基础之上改进的，可以实现自动化分析，可同时分析元素周期表中由钠（Na）到铀（U）之间的全部元素；可检测固体﹑粉末，不需要复杂的制样过程，分析测量动态范围宽，在矿物勘查过程中，得到第一手资料，使勘查过程更加便捷，在野外现场分析中发挥着至关重要的作用。

 

　　6地质矿物分析测试技术应用过程当中的一些注意事项

       6.1对地质矿物样品展开全面分析

 

　　应用地质矿物分析测试技术在对地质矿物样品所含金属元素分析测试过程当中，首先，必须要派遣高素质的专业测试工作人员，将地质矿物样品送到检测试验室当中，在对矿物样品当中的重量、种类及相关因素准确确认，而且在这之后应当予以详细记录，地质矿物样品确定过程当中，首先应当对地质矿物样品科学分解，然后再开展相应的测试工作，具体测试工作当中首先应当对地质样品展开全面的分析研究，这样才能在地质矿物样品分析测试时，选择更加科学有效的测试技术，提高分析测试整体效果，详细了解和掌握地质矿物样品当中所含的金属元素。

 

　　6.2科学合理的选择相应的分析测试方法

 

　　为了更加准确的对地质矿物所含金属元素进行分析测试，首先必须要全面的确定矿石当中内部元素具有的种类，然后对地质矿物所含金属元素分析测试方法进行选择，具体测量工作当中，工作人员还应当对以下注意事项给予充分重视：首先，应当针对地质矿物所含金属元素具体含量及测试含量开展对比分析研究工作，倘若矿物内部所含的金属元素含量较小，便可应用化学分析测试技术以及相关的仪器分析方法，来对地质矿物当中所含金属元素进行分析测试。其次，在对地质矿物所含金属元素含量进行测试过程当中，工作人员应当充分认识到一种地质矿物当中常常含有多种金属元素，在对这一点充分明确之后，在选择科学合理的地质矿物所含金属元素分析测试技术展开测试工作。这样才能有效提高测试效率，获得更加精准全面的数据参考。

 

　　6.3结合具体鉴定结果对科学合理的测试方案进行选择

 

　　工作人员通过实际鉴定地质矿物，结合地质矿物内部具有的金属元素，保证鉴定方案选择的合理性，在具体操作实际，工作人员还应当对于各种金属元素测试分离方法有效协调与配合，而这些都给工作人员进行地质矿物检测提出了更高的要求，要求工作人员理论知识必须要扎实，而且在地质矿物所含金属元素分析测试过程当中，还应当具备丰富的实际操作经验，具体进行操作鉴定时，工作人员还可以结合地质矿物具体实际，进行全面综合的分析对比，确保所选金属元素分析测试技术方案的合理性。选择的地质矿物样品被分解之后，还应当保证能够抽取内部的溶液，并按照相关操作要求展开分组测定，通常情况下，需要运用现代先进的分析测试仪器才能取得更好的测试效果。

 

　　​6.4审查分析地质矿物所含金属元素测试结果

 

　　具体在对地质矿物所含金属元素测定工作开展过程当中，必须要保证地质矿物所含金属元素测试技术方案的合理性，同时按照操作流程规范性的分析测试地质矿物样品当中所含金属元素含量，当获取所含金属元素鉴定分析结果之后，工作人员还应当在相关标准流程下对有关数据展开详细审查，确定获取的测试结果是否准确，并在审查过程当中，较短时间内探寻出各个环节是否有问题存在，并针对这些问题，采取切实有效的方案进行解决，而且利用科学有效的审查分析，确保地质矿物所含金属元素确保地质矿物所含金属元素。特别是当前伴随经济社会高速发展，对地质资源的需求量快速增长，为了保证地质资源更加高效的开发和利用，应当对地质矿物当中所含金属元素展开详细的分析与测试，进而有效提高分析测试效果，了解和掌握地质矿物组含金属元素的实际含量，进而为我国的地质矿物研究工作做出更大贡献，确保更加高效开发利用地质矿物资源，进而为社会各个方面提供充足的能源供应。

 

 

　　近年来，地质矿物金属元素分析测试技术取得了重大的进展，然而在地质作用频繁的条件下，金属元素的赋存状态随时会发生变化，尚有很多技术领域值得研究。除了本文探讨的关于地质矿物所含金属元素分析测试技术研究进展的分析外，金属元素的定性定量分析水平仍需要不断加强，也是对测试研究人员的巨大挑战。