“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)巖礦分析測試技術(shù)和標準體系”專輯

絮語

戰(zhàn)略性礦產(chǎn)是中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。巖礦分析測試是獲取巖石、礦石中元素含量和分布特征的主要手段，是支撐戰(zhàn)略性礦產(chǎn)高效開發(fā)利用的關(guān)鍵技術(shù)。多數(shù)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，特別是稀有、稀土、稀散礦產(chǎn)，其豐度低、顆粒細、多伴生產(chǎn)出，如稀散元素自然豐度極低，且多與大宗金屬元素伴生。巖礦樣品中兩類元素的含量差異達3～6 個數(shù)量級，對巖礦分析測試提出多方面挑戰(zhàn)，需要高精度、高靈敏度的多元素分析技術(shù)。銅、鉬、鹽湖、鋰等一批戰(zhàn)略性礦產(chǎn)集中分布在中國西部偏遠地區(qū)，很多礦化無法直接觀察識別，需要采用便捷、高效的野外現(xiàn)場分析技術(shù)。巖石礦物中元素的空間分布和化學相態(tài)是研究成礦機理、優(yōu)化選冶工藝的依據(jù)，戰(zhàn)略性礦產(chǎn)元素的賦存狀態(tài)異常復雜，而整體分析只能獲取元素含量信息，需要高靈敏度、高分辨率的賦存狀態(tài)分析技術(shù)。

國家重點研發(fā)計劃項目“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)巖礦分析測試技術(shù)和標準體系”（2021YFC2903000）緊密圍繞上述需求，重點攻關(guān)多元素分析、微區(qū)原位分析和野外現(xiàn)場分析三類技術(shù)，構(gòu)建覆蓋稀有、稀散、稀土等15～20種主要戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的巖礦分析測試技術(shù)和標準體系?！稁r礦測試》2023 年第5 期專輯收錄16 篇學術(shù)論文，報道了該項目實施兩年來在高精度多元素整體分析、高空間分辨率微區(qū)原位分析、綠色友好分析技術(shù)等方面的研究成果。

元素和同位素的整體分析是巖礦測試的基石。該領(lǐng)域雖已基本完成從化學分析向儀器分析的升級，但對礦石類型多樣、共伴生特征復雜的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，仍存在很多亟需完善的空間。離子吸附型礦石中稀土的賦存形式多樣，朱云等（P877-887）系統(tǒng)比較了五元混合酸、鹽酸、硝酸、硫酸銨對不同相態(tài)稀土的選擇性提取效果。鈧的化學性質(zhì)有別于鑭系稀土元素，需要采用特殊材料分離提取。白宇等（P888-902）研制了一種羧基功能化共價膦腈聚合物材料，實現(xiàn)酸性介質(zhì)中鈧的高效選擇性分離。煤可以富集稀土等關(guān)鍵金屬元素，但其中有機質(zhì)含量高、基體復雜，對分析測試產(chǎn)生干擾。張欣等（P903-914）建立了硝酸-氫氟酸高壓密閉消解煤，混合酸半敞開消解煤矸石和煤飛灰，ICP-MS 測定煤系樣品稀土元素的方法。鉬礦石是錸的重要來源，肖玉芳等（P915-922）建立了逆王水微波消解樣品，8-羥基喹啉沉淀分離基體雜質(zhì)元素，ICP-MS 測定鎢鉬礦石中錸的方法，分析流程縮短至2h。鈹?shù)V石類型多樣，于汀汀等（P923-933）針對綠柱石、香花石、日光榴石等鈹?shù)V物，建立了混合酸酸溶，ICP-OES 測定9 種主次量元素的方法。陰離子類型與含量是評價鋰、鉀鹵水資源的重要指標。孫紅賓等（P934-943）基于流動注射儀，建立了咸水、半咸水中硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的分析測試方法。魏雨秋等（P944-956）優(yōu)化了樹脂分離流程，并采用動態(tài)多接收TIMS 法測定鍶同位素，有效地消除法拉第杯系數(shù)的影響，方法精密度提高2～3 倍。

微區(qū)原位分析是近二十年來巖礦分析測試領(lǐng)域發(fā)展勢頭迅猛的方向之一，正朝著分辨率、靈敏度、準確度和精密度更高的方向發(fā)展。原子探針層析技術(shù)（APT）的分辨率已經(jīng)達到亞納米水平，能提供定量的三維元素和同位素信息。陶鵬等（P957-969）從成礦元素賦存狀態(tài)、納米尺度包裹體和穩(wěn)定同位素組成三方面總結(jié)了原子探針在礦床研究中的代表性應(yīng)用成果。LA-ICP-MS 是地球科學領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的微區(qū)原位分析技術(shù)。李會來等（P970-982）研制了一款低溫樣品池，可抑制激光剝蝕過程中的熱效應(yīng)，減少硫化物熔化和氣溶膠再沉積，提高了分析精密度和準確度。何燾等（P983-995）將高頻剝蝕與Ar-N2等離子體技術(shù)相結(jié)合，使LA-ICP-MS 對微量元素的靈敏度提升了1.5～9 倍，在高空間分辨率（10～24μm）條件下實現(xiàn)硅酸鹽玻璃樣品的準確定量分析。羅濤等（P996-1006）采用氣溶膠局部提取快速清洗剝蝕池，結(jié)合高頻率激光剝蝕的方式，將碳酸鹽礦物元素的檢出限降低5～10 倍。

減少使用或不使用酸堿等化學試劑的綠色分析測試方法，是巖礦分析的另一重要發(fā)展方向。張晨西等（P1007-1019）利用高能紅外激光照射粉末樣品，使之熔融形成玻璃態(tài)樣品，實現(xiàn)海洋沉積物、土壤、鋁土礦等復雜基體樣品的快速制備，有效地提高了樣品均一性和分析精密度。陳達輝等（P1020-1030）將氟化銨消解、超細粉末壓片和LA-ICP-MS 元素分析技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)巖石、礦物、土壤樣品中45 個主微量元素的精確測定。郭心瑋等（P1031-1040）基于交流電弧直讀光譜儀，開發(fā)了固體樣品直接進樣測定鉬礦石中高含量鉬的分析方法，無需高倍稀釋即可實現(xiàn)最高含量50%鉬礦石中鉬的準確測定。宋洲等（P1041-1051）開發(fā)了高溫直接燒結(jié)后混合酸提取，ICP-OES 測定鉬礦石中鎢鉬及5 種伴生元素的方法，省去趕酸環(huán)節(jié)，減少酸氣的排放。董學林等（P1052-1061）開發(fā)了濕法球磨制備超細樣品的方法，30min 球磨后巖礦樣品粉末粒度達到1000 目，取樣量可降低至2mg，從而減少試劑的用量。

未來兩年，重點研發(fā)計劃項目“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)巖礦分析測試技術(shù)和標準體系”將繼續(xù)圍繞多金屬礦石中的主成礦及共伴生元素精準測定、野外現(xiàn)場樣品成礦元素含量高效分析、元素賦存狀態(tài)的高空間分辨率識別等方向加強攻關(guān)。加強研制高空間分辨率微區(qū)分析裝置、現(xiàn)場分析儀器和移動實驗室等裝備，加快開發(fā)多元素分析、現(xiàn)場分析和微區(qū)原位分析技術(shù)，構(gòu)建技術(shù)方法標準化和體系化，以及建立標準物質(zhì)研制和質(zhì)量監(jiān)控平臺，以期實現(xiàn)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)巖礦分析測試技術(shù)的綜合集成和體系構(gòu)建。