張明煒,龔 亮,宋甜甜
(河南省巖石礦物測(cè)試中心,河南 鄭州 450012)
通過(guò)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn),自可持續(xù)發(fā)展理念被提出以來(lái),我國(guó)政府加大力度對(duì)各種資源進(jìn)行相應(yīng)的管控。礦產(chǎn)資源作為一種能被重復(fù)利用的自然資源,受到了廣泛關(guān)注。這種資源在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以發(fā)揮良好的效果。為了讓采礦企業(yè)在市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展,相關(guān)管理人員要結(jié)合時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)進(jìn)行充分了解和分析,進(jìn)而合理應(yīng)用礦產(chǎn)資源測(cè)試技術(shù),有效處理各種問(wèn)題,促進(jìn)我國(guó)社會(huì)良好發(fā)展[1-2]。
通常情況下,我國(guó)礦產(chǎn)資源有著分布范圍較廣且不均勻的特點(diǎn)。巖石礦物是一種由不同元素組成的聚合物,產(chǎn)生于地殼內(nèi)部運(yùn)動(dòng),地質(zhì)作用是巖石礦物形成的核心條件。另外,我國(guó)不同的地區(qū)有不同類型的地質(zhì)活動(dòng),在地質(zhì)應(yīng)用層面也有一定程度的差異。這就要求相關(guān)采礦企業(yè)高度重視巖石礦物設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),充分考慮巖石礦物組合形式與化學(xué)元素種類,進(jìn)而開展各個(gè)方面的工作。根據(jù)相關(guān)調(diào)查,礦物資源的分布和含量沒(méi)有規(guī)律,雖然礦物種類比較多,但是人們?nèi)粘I钪惺褂玫闹饕翘妓猁}類、含氧類礦物,而各個(gè)領(lǐng)域在發(fā)展過(guò)程中對(duì)礦產(chǎn)資源有較大的需求,這就要求采礦企業(yè)加大礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)和挖掘力度。
巖石礦物分析測(cè)試工作在礦產(chǎn)企業(yè)發(fā)展過(guò)程中占據(jù)重要地位,相關(guān)管理人員可以通過(guò)該工作對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行充分的了解和分析,在確保各個(gè)方面地質(zhì)工作正常開展的同時(shí),還能在防范地質(zhì)災(zāi)害的過(guò)程中發(fā)揮良好的作用。巖石礦物分析測(cè)試工作涉及各種各樣的數(shù)據(jù)信息,工作人員要及時(shí)收集和整理這些數(shù)據(jù)信息,提高數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性和有效性,為后續(xù)分析地球環(huán)境與地質(zhì)情況等方面工作提供有效的參考依據(jù)[3-4]。
從目前的情況看來(lái),地質(zhì)巖石礦物分析測(cè)試工作與建筑工程、地質(zhì)工程等方面有著緊密的聯(lián)系,科學(xué)的礦物分析測(cè)試工作不僅能提供真實(shí)有效的地質(zhì)資料,還能對(duì)地質(zhì)資源的深入整合和利用起到推動(dòng)作用。另外,礦物分析測(cè)試工作還可以在礦產(chǎn)物質(zhì)普查中發(fā)揮良好的作用,工作人員在開展地質(zhì)改造工作時(shí),能從中獲取關(guān)鍵信息,進(jìn)而在一定程度上降低各種地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題出現(xiàn)的頻率。
地質(zhì)活動(dòng)往往會(huì)產(chǎn)生一些巖石礦物,這些巖石礦物在化學(xué)反應(yīng)和物理作用下會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的礦物元素,相關(guān)工作人員可以應(yīng)用礦物分析測(cè)試技術(shù),充分了解巖石內(nèi)部存在的化學(xué)元素和其他礦物質(zhì)。采礦企業(yè)開展巖石礦物分析測(cè)試工作能對(duì)巖石礦物分析進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià),進(jìn)而充分發(fā)揮巖石礦物自身的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,對(duì)未來(lái)礦物開采和利用起到良好的促進(jìn)作用。
經(jīng)典化學(xué)成分測(cè)試主要是基于化學(xué)反應(yīng)定性與定量分析樣品的化學(xué)成分,也被稱為濕法分析,包括重量法、容量法以及比色法等,具有較高的準(zhǔn)確性,但是研究時(shí)間較長(zhǎng),會(huì)用到大量樣品,靈敏度一般。因此,不適用于對(duì)稀土元素的分析。
發(fā)射光譜探究的原理在于利用電弧、火花等激發(fā)光源讓試樣轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)原子,同時(shí)激發(fā)氣態(tài)原子外層電子由基態(tài)向高能級(jí)的轉(zhuǎn)變。由于巖石礦物內(nèi)部不同類型原子的構(gòu)造均不同,利用光源進(jìn)行激發(fā)能讓樣品內(nèi)部不同類型的元素均發(fā)射出自身獨(dú)特的光譜。其中,攝譜法是光譜定性探究的常用方式,只要樣品內(nèi)部存在的元素含量達(dá)到相應(yīng)數(shù)值,在感光板上就能產(chǎn)生譜線攝譜。該方式具有效率高、操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn),可以在數(shù)個(gè)小時(shí)內(nèi)將其中的元素定性檢測(cè)出來(lái),因此被廣泛運(yùn)用于元素定性檢測(cè)工作。具體的測(cè)定工作分為以下兩方面:(1)實(shí)時(shí)比較標(biāo)準(zhǔn)試樣的相關(guān)光譜,將同一光板上并列且要求深入檢測(cè)元素的純物質(zhì)以及純化合物試樣攝取出來(lái),使試樣以及純物質(zhì)光譜有效顯示在映譜儀中,若有兩條譜線存在于同一波長(zhǎng)處,則表明某一元素存在于某個(gè)譜線中。這種方式能定性分析樣品中的特定元素,但無(wú)法綜合探究光譜。(2)鐵光譜比較法,也被稱為標(biāo)準(zhǔn)光譜比較法。該方式的原理在于并列攝譜樣品和純鐵。其中,鐵光譜譜線約有4 600條,同時(shí)各個(gè)譜線波長(zhǎng)均得到了明確測(cè)定且在譜線表中均有詳細(xì)記載。對(duì)鐵光譜圖總標(biāo)插波長(zhǎng)位置實(shí)施測(cè)定通常依據(jù)元素分析線的長(zhǎng)短情況,然后根據(jù)元素特征線及其特有的譜線強(qiáng)度定量和定性分析譜線強(qiáng)度,該方式也被稱為原子發(fā)射光譜法,常用于地質(zhì)、鐵鋼合金以及環(huán)境保護(hù)等試驗(yàn)測(cè)定工作,并按照相應(yīng)順序進(jìn)行半定量、定量以及定性研究[5-6]。
原子吸收光譜的原理是利用氣態(tài)元素基態(tài)原子進(jìn)一步吸收此元素的原子、產(chǎn)生共振輻射來(lái)分析與測(cè)定部分非金屬離子和水溶液中金屬離子的含量,得到了大范圍的運(yùn)用。該方式具有精準(zhǔn)度高、效率高、干擾少、穩(wěn)定性好、檢出限低等優(yōu)勢(shì),數(shù)量級(jí)在10-9~10-6,也能用于常量分析,比較適用于測(cè)定沸點(diǎn)低的金屬元素和易原子化金屬元素,但是每次只能測(cè)定一類元素。
X射線是一類波長(zhǎng)在0.0 0 5~10.0 0 0 n m、含有2.5×105~1.2×102eⅤ高能量的電磁波,是原子內(nèi)層電子在高速運(yùn)動(dòng)電子流的不斷影響下形成躍遷而進(jìn)一步發(fā)射的電磁輻射。采用該方式可以合理記錄X射線衍射線,獲取不同類型的X射線衍射圖譜并進(jìn)行分析與研究,測(cè)定樣品的特征,包括材料的元素構(gòu)成、晶體結(jié)構(gòu)、組織、構(gòu)造、元素的缺陷結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、晶粒尺寸以及結(jié)構(gòu)應(yīng)變等。
電子探針顯微分析的原理是使用高能電子束處理物質(zhì),進(jìn)而獲得俄歇電子、特征X射線等二次電子,對(duì)樣品表面的微區(qū)成分與微米級(jí)物質(zhì)成分進(jìn)行分析。根據(jù)顯微圖像,能發(fā)現(xiàn)微觀性質(zhì)對(duì)材料宏觀性能產(chǎn)生的影響,主要適用于1Na-92U(能譜分析)以及5B-92U(波譜分析),能直接分析光片、礦物撥片以及巖石中確定的微區(qū),不會(huì)損壞樣品,因此也被稱為樣品無(wú)損分析方式。
采礦企業(yè)對(duì)巖石礦物的探究過(guò)程涉及較多環(huán)節(jié),這些環(huán)節(jié)也有一定的復(fù)雜性特點(diǎn)。巖石礦物探究工作與礦物質(zhì)的勘探之間有著緊密的聯(lián)系,如果前者存在問(wèn)題,后者就無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果。采礦企業(yè)在對(duì)巖石礦物進(jìn)行探究之前,要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行充分分析,在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用理論知識(shí)合理制定探究方案,以準(zhǔn)確判斷巖石礦物的各種經(jīng)濟(jì)價(jià)值指標(biāo),確保整體的礦物回收工作能夠正常開展。與此同時(shí),相關(guān)工作人員還要高度重視對(duì)巖石礦物的探究細(xì)節(jié),充分利用每一個(gè)有用的礦物,最大限度地發(fā)揮礦物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[7]。
采礦企業(yè)在開展巖石礦物的測(cè)試和分析工作之前,要嚴(yán)格按照相關(guān)要求和規(guī)定對(duì)礦物樣本進(jìn)行有效采集,在此過(guò)程中,通過(guò)專業(yè)容器妥善保存樣本并及時(shí)送到檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室,由專業(yè)人員開展檢測(cè)和分析工作。通常情況下,檢測(cè)和分析內(nèi)容不僅包括礦物樣本的質(zhì)量和種類,還要對(duì)礦物樣本的其他因素進(jìn)行全方位測(cè)量,并及時(shí)記錄分析結(jié)果。此外,工作人員要嚴(yán)格控制巖石樣品的質(zhì)量。如果樣品過(guò)重,工作人員可以充分應(yīng)用粉碎設(shè)備對(duì)巖石進(jìn)行粉碎處理,挑選出質(zhì)量合適的樣品進(jìn)行測(cè)量和分析。
采礦企業(yè)要指派專業(yè)的人員嚴(yán)格按照試驗(yàn)流程和操作流程對(duì)樣品進(jìn)行初期加工,進(jìn)而提高地質(zhì)巖石礦物的測(cè)量精確性,之后還要開展定性分析和定量分析,測(cè)試研究過(guò)程中要對(duì)每一次得出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)記錄,并從中找出精確性最高的測(cè)試結(jié)果作為主要參考依據(jù)。工作人員要充分分析和了解元素光譜圖,在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行充分應(yīng)用,進(jìn)而對(duì)地質(zhì)巖石礦物進(jìn)行科學(xué)的測(cè)量和分析,這樣不僅能讓工作人員充分掌握巖石樣本的特性和品質(zhì),還能對(duì)巖石礦物樣本內(nèi)部的各種元素成分及含量進(jìn)行充分了解,為后期各個(gè)方面工作的正常開展奠定良好的基礎(chǔ)。另外,工作人員還要根據(jù)巖石礦物樣本內(nèi)部元素含量對(duì)測(cè)量策略進(jìn)行合理的選擇,還要對(duì)巖石礦物各方面特點(diǎn)進(jìn)行充分分析,這樣才可以將巖石礦物樣本的深入保護(hù)工作落到實(shí)處。
測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與測(cè)量方法有緊密的聯(lián)系,因此,相關(guān)工作人員要高度重視測(cè)量方法的選擇,結(jié)合實(shí)際情況制定合理的巖石礦物測(cè)量方案。在實(shí)際開展測(cè)定工作之前,相關(guān)人員要充分考慮巖石礦物內(nèi)部元素的品種和含量,確保制定的測(cè)量方案與實(shí)際情況相符,進(jìn)一步提高測(cè)量方案的科學(xué)性和有效性。在此過(guò)程中,相關(guān)人員要合理應(yīng)用相關(guān)儀器和技術(shù)科學(xué)測(cè)定礦物元素,并將測(cè)定結(jié)果與礦物元素的實(shí)際含量進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)而判斷測(cè)量方案的準(zhǔn)確性。此外,在測(cè)量過(guò)程中還會(huì)涉及一些要求比較高的測(cè)定實(shí)驗(yàn),工作人員要合理應(yīng)用質(zhì)量測(cè)定方案,嚴(yán)格控制測(cè)量誤差,提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
在地質(zhì)巖石礦物分析測(cè)試工作中,研究方案的制定是非常重要且復(fù)雜的環(huán)節(jié)。在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中,往往出現(xiàn)不同分離策略的協(xié)同與配合,要求工作人員具有扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)基礎(chǔ)和豐富的操作經(jīng)驗(yàn)。在確定研究方案的過(guò)程中,工作人員應(yīng)考慮地質(zhì)巖石礦物的具體分析測(cè)試策略與技術(shù),并且在具體操作時(shí)針對(duì)全分析與簡(jiǎn)分析的進(jìn)程,盡可能選用具有較強(qiáng)綜合性與系統(tǒng)性的研究方案。具體而言,在分析地質(zhì)巖石礦物樣品后,可以按照特定順序?qū)⑷芤撼槿〕鰜?lái),并按照規(guī)定流程實(shí)施分組測(cè)定,這一過(guò)程要用到化學(xué)法和專業(yè)的儀器設(shè)備。
地質(zhì)巖石礦物的分析與測(cè)定結(jié)果能反映礦物的整體價(jià)值,并且能有效指導(dǎo)未來(lái)地質(zhì)找礦工作、礦山采掘價(jià)值判斷、礦山存儲(chǔ)量確定等工作的開展。因此,確保分析測(cè)定結(jié)果的可靠性與精準(zhǔn)性尤為重要,落實(shí)結(jié)果的核查工作不可忽視。對(duì)分析結(jié)果的核查主要包括兩方面:(1)找出分析測(cè)試過(guò)程中的不足;(2)詳細(xì)分析與核查測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性,保證分析測(cè)試工作的質(zhì)量。明確研究方案后,工作人員務(wù)必根據(jù)相應(yīng)規(guī)程分析與核查結(jié)果,確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如果在核查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)結(jié)果不達(dá)標(biāo),必須禁止將礦物運(yùn)用于地質(zhì)巖石礦物成分分析以及地質(zhì)部門工作中。
地質(zhì)巖石礦物測(cè)試技術(shù)對(duì)采礦行業(yè)的發(fā)展有重要作用,相關(guān)管理人員要對(duì)該技術(shù)予以高度重視,結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行充分應(yīng)用,最大限度地發(fā)揮該技術(shù)的作用。另外,工作人員也要提高自身的專業(yè)素質(zhì)和知識(shí)水平,嚴(yán)格按照流程開展測(cè)量工作。