探討巖礦分析與測(cè)試技術(shù)在當(dāng)前階段的應(yīng)用與發(fā)展

黨陳萍

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)，四川 成都 610000)

0 前 言

礦產(chǎn)資源在自然界中以不同的形式深藏于地下或露出地表，其存在與人類的發(fā)展與進(jìn)步之間的關(guān)系密不可分，自石器時(shí)代制造石器工具起，其在人類生產(chǎn)生活中的作用早已凸顯。就當(dāng)前開采形勢(shì)而言，巖礦分析與測(cè)試的技術(shù)在實(shí)際開采過程中發(fā)揮巨大作用，此項(xiàng)技術(shù)能精準(zhǔn)探測(cè)巖礦的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)狀況等，便于工作人員制定后續(xù)開采方案，提升礦產(chǎn)資源利用率。因此，需要對(duì)巖礦分析與測(cè)試技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新拓展，以推動(dòng)我國(guó)地質(zhì)工作水平的全面提升。

1 巖礦分析測(cè)試步驟

1.1 對(duì)巖石礦物的實(shí)體樣品進(jìn)行加工

首先需要根據(jù)采礦的具體要求進(jìn)行樣品采集操作，為確保巖礦測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)遵循操作規(guī)范以及巖礦本身的外觀特征，合理選擇樣品數(shù)量。隨后將樣品送至指定單位進(jìn)行檢測(cè)，在正式分析之前，對(duì)巖礦樣品依次進(jìn)行破碎、過篩、拌勻、縮分等加工操作，使樣品細(xì)化以便提升分析精確度。值得注意的是，樣品加工必須合法合規(guī)，否則將會(huì)影響后續(xù)分析時(shí)效。

1.2 對(duì)巖礦樣品進(jìn)行相應(yīng)的定性分析

巖礦樣品經(jīng)加工處理后，為深入分析具體巖相屬性，進(jìn)一步得到元素、化合物構(gòu)成數(shù)據(jù)，通過定性分析和半定量分析還可以獲知巖石礦物內(nèi)元素組合時(shí)不同的含量與比率[1]。半定量分析雖然在準(zhǔn)確度上不及定量分析，但其成本低、見效快、易上手的優(yōu)勢(shì)也為后續(xù)的分析奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.3 選擇合適的測(cè)定方法

巖礦樣品經(jīng)上述定性分析后，可以得出巖礦樣品中各元素的組成。而在后續(xù)的測(cè)定方法選擇上，需結(jié)合巖礦樣品的實(shí)際情況進(jìn)行分析。倘若樣品中元素含量相對(duì)較低，使用光譜法、儀器分析法或比色法將會(huì)發(fā)揮不錯(cuò)的效果；而在元素含量相對(duì)較高的情況下，通常選用滴定法或重量法。除元素含量外，測(cè)試方法還應(yīng)考慮巖礦樣品中各元素的共存特征進(jìn)行合理選擇。

1.4 依據(jù)鑒定結(jié)果來對(duì)分析方案進(jìn)行合理選擇

由于分離方法互相配合的問題以及其他因素的影響，對(duì)相關(guān)人員理論知識(shí)的掌握程度以及工作經(jīng)驗(yàn)也提出了更高的要求[2]。在分析方案的選擇上，應(yīng)對(duì)礦業(yè)樣品的分解與測(cè)定方法進(jìn)行全面考量。而在實(shí)踐階段應(yīng)選擇較為全面的方案予以實(shí)施。雖然這些方法有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有很大的局限性。在實(shí)際操作過程中，應(yīng)根據(jù)相關(guān)測(cè)定條件的變化適當(dāng)調(diào)整測(cè)定方案，以免影響樣品的分析結(jié)果，提高鑒別準(zhǔn)確度。

1.5 分析與鑒定工作

在巖礦樣品分析方案制定完畢后，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的操作流程進(jìn)行分析鑒定(如圖1所示)。

圖1 巖礦分析的過程

1.6 有效分析與審查分析結(jié)果

對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行有效的審查和分析對(duì)提高其準(zhǔn)確性起著非常重要的作用。這是巖石和礦物分析階段的一項(xiàng)非常重要的工作。通過對(duì)測(cè)量結(jié)果的有效審查和分析，可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)該階段存在的一些問題，避免測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確，使識(shí)別結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。因此，在此過程中，應(yīng)按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行有效的分析和評(píng)審，不斷提高其準(zhǔn)確性。

2 巖礦分析技術(shù)法

在進(jìn)行巖礦分析時(shí)，應(yīng)采用專業(yè)技術(shù)進(jìn)行巖礦測(cè)量，巖礦測(cè)試設(shè)備在歷經(jīng)不斷的更新迭代后也已變得十分先進(jìn)。面對(duì)這種情況，應(yīng)該優(yōu)化和創(chuàng)新其技術(shù)水平。為此，有關(guān)部門應(yīng)高度重視各種巖礦分析測(cè)試技術(shù)的方法和控制。一般來說，這些技術(shù)和方法需要在測(cè)量技術(shù)的前提下完成。因此，有關(guān)部門必須加強(qiáng)對(duì)各種創(chuàng)新分析技術(shù)的管理和控制。

一般來說，由于現(xiàn)代巖礦工程的需要，采礦分析和取樣逐漸變得越來越困難。面對(duì)這種情況，需要大量的深度測(cè)試儀器來完成這項(xiàng)工作。目前，分光光度法、原子吸收光譜法和動(dòng)力離子探針是幾種非常常見的巖石和礦物分析測(cè)試新技術(shù)。這些技術(shù)方法主要是利用巖石和礦物中的材料和元素，根據(jù)它們的性質(zhì)和特征進(jìn)行分析，從而闡明樣品材料的整體性質(zhì)。隨著科學(xué)技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在以后的檢測(cè)和試驗(yàn)中應(yīng)特別注意技術(shù)方法的應(yīng)用，以便更準(zhǔn)確、更有效地檢測(cè)巖石和礦物。

此外，巖石和礦山中含有多種元素。在分析元素之前，需要做相關(guān)的工作，并合理分配主要和次要組件。只有這樣，才能更好地管理要素運(yùn)作過程，充分發(fā)揮分析過程的作用。通過使用這種新的分析技術(shù)，它還可以有效地抑制傳統(tǒng)分析技術(shù)中的問題和漏洞，如傳統(tǒng)的原子吸收光譜法。近10年來，巖礦分析與測(cè)量技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在實(shí)際操作過程中，這種技術(shù)仍然存在著非常明顯的缺點(diǎn)。雖然保證方法相對(duì)簡(jiǎn)單，但根據(jù)最終結(jié)果來看，依舊沒能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。因此還需要相關(guān)工作人員在使用此類技術(shù)的時(shí)候，采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行合理優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品材料中元素的精準(zhǔn)測(cè)試[3]。

3 巖礦測(cè)試物理法

巖礦物理測(cè)試法以量子力學(xué)、晶體學(xué)、礦物學(xué)等學(xué)科知識(shí)為理論基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)結(jié)合。通常情況下，巖石和礦物測(cè)試的物理方法主要包括核磁共振光譜、電子光譜、發(fā)光和加熱光譜、X射線光譜等。在實(shí)際深入測(cè)試之前，需要相關(guān)人員先進(jìn)行測(cè)試，以確保儀器的穩(wěn)定性和可靠性。在研究樣品內(nèi)部時(shí)，研究人員需要根據(jù)超顯微顯示的結(jié)果仔細(xì)研究晶體溶解、位錯(cuò)、反轉(zhuǎn)和晶體疇。同時(shí)，還應(yīng)重視X射線顯微結(jié)構(gòu)、晶體選擇、有序無(wú)序和內(nèi)部晶體介質(zhì)分布的研究。此外，晶體化學(xué)研究領(lǐng)域在實(shí)際過程中積累的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)閹r石和礦物測(cè)試提供各種信息。晶體離子鍵、元素組成、離子占據(jù)和配位狀態(tài)可供參考。根據(jù)相關(guān)調(diào)查報(bào)告，巖礦物理測(cè)試方法應(yīng)用于巖礦測(cè)試，大大提高了測(cè)試效率和質(zhì)量，不僅促進(jìn)了微區(qū)域地質(zhì)測(cè)試研究目的的順利實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也為我國(guó)礦產(chǎn)研究領(lǐng)域奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

4 巖礦分析和測(cè)試技術(shù)在實(shí)際工作中的注意事項(xiàng)

4.1 巖礦分析測(cè)試技術(shù)工藝操作流程

通常，技術(shù)人員承擔(dān)的每項(xiàng)工作都有其特定的工藝流程，巖礦分析測(cè)試也有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程。過程的正常有序發(fā)展是保證研究數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和有效性的前提。巖礦分析和測(cè)試過程繁瑣，工作人員必須按照規(guī)定的順序依次進(jìn)行，并記錄每次操作的相關(guān)數(shù)據(jù)。在選擇試驗(yàn)方案時(shí)，應(yīng)通過比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn)來選擇最合適的方案。樣品的預(yù)處理應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，以減少因操作不當(dāng)導(dǎo)致最終數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

4.2 巖礦分析測(cè)試技術(shù)的工作準(zhǔn)則

巖礦分析測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)遵循一定的工作準(zhǔn)則，既能規(guī)范行業(yè)，便于管理，又能為技術(shù)人員的工作提供依據(jù)。巖礦資源的勘查，不僅可以有效地利用國(guó)家的各種資源，而且有助于對(duì)地形地貌進(jìn)行清晰的分析，尤其在部分偏遠(yuǎn)地區(qū)、平原、山區(qū)等，做好巖石分析測(cè)試技術(shù)能夠發(fā)揮預(yù)知作用，從而減少因地質(zhì)災(zāi)害造成的損失。也正因如此，我國(guó)在巖礦分析測(cè)試技術(shù)上不斷探索進(jìn)步，勘探的廣度與深度也在逐步擴(kuò)大，從陸地轉(zhuǎn)向湖泊、海底資源的勘探與開發(fā)，這也是探測(cè)技術(shù)逐步完善的過程。

5 巖礦分析與測(cè)試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

如今勘探技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新階段，伴隨而來的地質(zhì)學(xué)也取得了顯著的進(jìn)步。巖石和礦物測(cè)試以及巖石和礦物分析越來越深入到微觀范圍，并非僅包括宏觀巖石和礦物分析。從天文學(xué)的角度來看，巖石和礦物分析應(yīng)視為一個(gè)整體，旨在探測(cè)和分析宇宙中的某些天體。通過全面比較，找出今后的探索方向。巖石和礦物測(cè)試及相關(guān)分析仍側(cè)重于巖石性質(zhì)、巖石分子結(jié)構(gòu)、巖石和礦物本身的化學(xué)性質(zhì)等。從目前階段來看，這些技術(shù)正在改進(jìn)并顯示出更高的價(jià)值。

巖礦分析與測(cè)試技術(shù)作為指導(dǎo)性步驟，對(duì)于后續(xù)的礦產(chǎn)資源開采工作發(fā)揮至關(guān)重要的作用。具體步驟如圖2所示。隨著巖礦分析技術(shù)的不斷深入，巖礦樣品中諸如晶胞參數(shù)、巖層比例系數(shù)也得以檢測(cè)出來，進(jìn)而在整體上提升了巖礦分析與檢測(cè)的準(zhǔn)確度。經(jīng)系統(tǒng)測(cè)試后，樣品中礦物元素成分以及外部形態(tài)得以區(qū)分。借助于三維圖像，巖石和礦石樣品的特征被立體和直觀地顯示，為后續(xù)的深入分析提供了基礎(chǔ)[4]。

圖2 分析及測(cè)試的流程

6 巖礦分析與測(cè)試技術(shù)發(fā)展方向

6.1 巖礦試樣制備呈現(xiàn)無(wú)污染的“綠色化”發(fā)展方向

隨著人們對(duì)環(huán)境污染意識(shí)的日益增強(qiáng)，低污染、無(wú)污染將成為巖礦分析測(cè)試技術(shù)發(fā)展的主旋律。我國(guó)巖礦分析測(cè)試中心在巖礦樣品的消耗量與粒度之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行研究，并取得一定的研究成果。與此同時(shí)，在確保分析檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度的前提下，可以通過減少用于溶解樣品的酸的用量來縮短樣品的溶解時(shí)間，從而提高巖礦分析和試驗(yàn)的效率。這一成果減少了分析酸試劑對(duì)環(huán)境的二次污染。為推動(dòng)巖礦樣品制備和分析測(cè)試的“綠色”發(fā)展，巖礦分析測(cè)試中心還結(jié)合土壤和地下水有機(jī)污染調(diào)查數(shù)據(jù)，加強(qiáng)固相萃取研究，加快了溶劑萃取等技術(shù)的發(fā)展，為環(huán)境保護(hù)作出了重要貢獻(xiàn)。

6.2 分析測(cè)試儀器研發(fā)呈現(xiàn)智能化發(fā)展方向

分析和測(cè)試儀器朝著標(biāo)準(zhǔn)化、智能化和自動(dòng)化方向發(fā)展，啟動(dòng)了我國(guó)巖石和礦物分析和測(cè)試的偉大發(fā)展計(jì)劃。在“綠色”溶劑萃取技術(shù)儀器設(shè)備開發(fā)過程中，開發(fā)了無(wú)溶劑萃取裝置、自動(dòng)快速溶劑萃取裝置、光纖溫控微波萃取裝置等設(shè)備，最大限度地減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)智能化，自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)。在國(guó)內(nèi)相關(guān)儀器設(shè)計(jì)和研發(fā)部門的努力下，這些儀器設(shè)備積極推動(dòng)巖礦分析技術(shù)、試驗(yàn)設(shè)備和儀器向預(yù)期方向發(fā)展。

6.3 推動(dòng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)方法的發(fā)展

巖礦分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展要求國(guó)家推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)方法的建設(shè)。一方面，是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究發(fā)展趨勢(shì)已大致確定，并對(duì)相關(guān)的檢測(cè)技術(shù)方法進(jìn)行整合[5]；另一方面，標(biāo)準(zhǔn)樣品有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化定義，詳細(xì)描述了標(biāo)準(zhǔn)樣品的功能和新特點(diǎn)；在標(biāo)準(zhǔn)方法方面，加強(qiáng)了鉑族金屬、鋁土礦鐵等樣品的分析檢測(cè)技術(shù)研究。此外，鋰礦石、鉛礦石、錫礦石、硅酸鹽巖、銻礦石等化學(xué)分析方法已通過同行業(yè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可。要積極推動(dòng)巖礦分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，提高礦產(chǎn)資源利用率，促進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)方法的開發(fā)。

7 結(jié) 語(yǔ)

巖礦分析與測(cè)試技術(shù)在發(fā)展與研究方向上不斷呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)，需要不斷改進(jìn)和完善，以實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。本文通過對(duì)巖礦分析測(cè)試技術(shù)的簡(jiǎn)要介紹，論述了巖礦分析測(cè)試技術(shù)良好的發(fā)展前景，希望能為巖礦分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)礦業(yè)的發(fā)展。

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