韩光青
新疆有色金属研究所 新疆乌鲁木齐
摘要：随着社会和科技的不断发展进步，对于岩石矿物分析而言，无论是在操作成都上还是在分析速度上以及在分析结果的精密度和检测范围上，传统的技术方法已经不能满足矿物分析的质量控制需求，因此大型仪器在岩石矿物分析领域的应用必然会掀起一场巨大的化学分析改革。
关键词：大型仪器；岩石矿物；分析；应用
传统技术手段在当代岩石矿物分析中的主导地位受到了极大冲击，大型仪器凭借其高技术、高投入及高收益特征，大型仪器所具备的这些特征与当代岩石矿物分析发展需求不谋而合，而传统理论方法，分析效率不足，并且其高污染、高消耗与当今社会提倡生态环保的理念相违背，显然传统技术手段已难以满足当代岩石矿物分析需求。大型仪器所具备的低污染、低能耗特征完全符合生态环保发展需求，有助于社会可持续发展。
1岩石矿物的组成以及特性分析
岩石是由地壳中的元素经过外界各种作用后在稳定状态下形成的一种矿物组合。一般来说，绿泥石、赤矿以及金矿、磁铁矿中都含有各种矿物成分，如硅酸盐。岩石的种类不同，导致其中矿物成分的组成含量也具有一定的差异，从而也就决定了岩石所经受的风化作用不同。另外，岩石经受风化作用的顺序与岩石中硅酸盐的形成顺序也具有紧密的联系，硅酸盐形成越晚，岩石对于风化作用所产生的抵抗力也越强。岩石中的矿物成分若属于单属性，且其中的酸性较弱，那么岩石本身所具有的抗风化能力与其他岩石相比，也会较强。但如果岩石本身含有较强的酸性，且属于复矿盐的话，岩石矿物中所含有的各种成分就会发生相互作用，从而对岩石整体的稳定性产生削弱，较容易出现分解作用。在这种情况下，岩石自身含有的矿物元素就会出现置换，从而对岩石的整体完整性造成破坏。
2岩石矿物分析的意义及其方法
2.1岩石矿物分析的意义
岩石矿物分析是化学地质工作者的主要工作内容之一，也是整个矿物质分析的基础性工作。岩石矿物的分析主要包括非金属矿物分析和金属矿物质分析，是否能够准确地了解这些矿物质的成分、各个成分的含量，对于实现矿物质的最优化利用，实现经济价值、环境价值的最大化具有十分重要的意义。工业原材料主要包括直接由采掘工业生产的产品，如原煤、原油、原木、各种金属和非金属矿石。而其中很多都可以从岩石矿物分析中获取。我国很多种工业原材料都远远无法满足工业发展的需要，而近年来国外包括大宗原料在内的各种矿石的都在逐渐地上涨，给我国工业企业带了了巨大的挑战。掌握岩石矿物成分分析的方法是解决国内依赖国外矿石问题的有效途径。
2.2岩石矿物分析的方法
岩石矿物分析的方法很多，目前较流行的有原子光谱分析法、射线荧光光谱法、电化学分析等。
2.2.1 原子光谱分析法
原子光谱分析法的原理就是用适当的方法电弧或者火花等提供能量，使样品蒸发、汽化并激发发光，所发的光经棱镜或衍射光栅构成的分光器分光，得到按波长序列排列的原子光谱。测定原子光谱线的波长及强度，确定元素的种类及其浓度的方法称为原子发射光谱分析。
2.2.2 X射线荧光光谱法
X射线荧光光谱法是介于原子发射光谱（AES）和原子吸收光谱（AAS）之间的光谱分析技术。它的基本原理是基态原子，一般蒸汽状态，吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态，而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。
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2.2.3 电化学分析法
电化学分析法是根据溶液中物质的电化学性质及其变化规律，建立在以电位、电导、电流和电量等电学量与被测物质某些量之间的计量关系的基础之上，对组分进行定性和定量的仪器分析方法。
3大型仪器的应用
3.1痕量领域
电感祸合等离子发射质谱仪（ICP-MS）由于其极高的分析灵敏度和极低的检出限，在此领域的应用可谓如鱼得水。ICP-MS应用等离子体作为光源，具有较高的原子化，激发能力，再利用每种元素的核质比进行定量测定，几乎可以分析元素周期表中所有的金属元素，并且检出限在PPT以下，同时也可以分析大部分的非金属元素如S，P，I等元素且检出限<IPPb。ICP-MS与传统方法的结合已经取得了比较广泛的应用，试样采用传统方法处理富集后，应用ICP-MS高灵敏度，极低检出限的特点测定一些贵金属或者是地壳中含量极低的元素的分析方法是传统与现代的分析方法完美结合。
3.2常量领域
X射线荧光光谱仪是利用X射线激发样品中内层电子。产生特征X射线即X射线荧光（XRF），通过分析样品中的不同元素产生的X射线荧光的波长和强度（能量），进而获得样品中组成元素的信息，从而达到定性定量分析的目的。XRF分析特点主要有：①适用于较高元素的定量分析如铁，硅，锰等等元素。②同时多元素分析，如硅酸岩的铁，硅，铝，钙，镁等十多种元素的同时同步分析。③元素分析由于只是采用X射线照射，不损害待测样品的物理化学形态，因此是无损检测，以此可以对珠宝，文物，易燃，易爆品，毒品等化学方法不容易测定的物品进行测定。
3.3微量领域
电感祸合等离子发射光谱仪（ICP一OES），是当代化探分析的主要大型仪器。ICP一OES利用等离子体较高的激发温度，激发出样品中的外层电子
E=Hv
发射出特征谱线的波长，在根据发射特征谱线的强度，经过CDI检测器，将其光信号转换为电信号进而确定出待测样品的含量。CI--POES在化探样品的分析中具有以下特点：①由于ICP光谱相对传统光源具有良好的原子化，激发能力，所以对大多数元素具有很好的检出限，一般为0.10到100纳克每毫升。②由于ICP光源具有较好的稳定性，所以ICP一OES的测定结果具有很好的精密度通常RSDl<%，。③ICP一OES可以同时分析多种元素并且试样分析受基体干扰较小，参比样品无需进行严格的基体匹配，并且一般情况下不用内标。
结语
大型仪器所具备的一系列特征优势，对推动社会可持续发展有着十分重要意义。鉴于此，相关人员务必要不断钻研研究、总结经验，清楚认识岩石矿物分析内涵，全面分析现阶段岩石矿物分析中面临的主要问题，结合岩石矿物实际情况，强化大型仪器在当代岩石矿物分析中的科学合理应用，积极促进当代岩石矿物分析有序开展。
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论文作者:韩光青
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/30
标签：岩石论文; 矿物论文; 元素论文; 原子论文; 仪器论文; 射线论文; 方法论文; 《防护工程》2018年第8期论文;