原吸在矿业中的应用

8-1原子吸收光谱在地质领域中的应用9.1概述9.2岩石、矿石和矿物9.3样品前处理方法概述9.4岩石矿物分析方法9.4.1在高氯酸+酒石酸+硫脲介质中原子吸收法测定多种矿石的银9.4.2恒温平台石墨炉（STPF）原子吸收法测定地球化学试样中痕量银9.4.3固体悬浮液进样—石墨炉原子吸收法测定岩石矿物中痕量银9.4.4氧化亚氮—乙炔火焰原子吸收法测定硅酸盐岩石中的铝9.4.5氧化亚氮—乙炔火焰原子吸收法测定岩石矿物中硅、钼、铝、铍、锶和钡9.4.6石墨炉原子吸收光谱法直接测定地质样品中痕量砷9.4.7氢化物发生—原子吸收光谱法测定辉锑矿中微量砷9.4.8罗丹宁纤维富集金的性能研究—地质样品中金的快速测定9.4.9氧化亚氮—乙炔火焰原子吸收法测定岩石中的钡和锶9.2.2.10石墨炉原子吸收法测定岩石矿物中微量钡9.4.11微波炉溶样恒温平台石墨炉原子吸收光谱法直接测定沉积物中痕量铍9.4.12火焰原子吸收法测定矿石中铋9.4.13石墨炉平台技术测定矿石中痕量铋9.4.14以缝式石英管作为原子化器的氢化物—原子吸收法测定痕量铋9.4.15空气—乙炔火焰原子吸收法测定地质试样中钙、镁、钾、钠、锂、铁、锰、铬、铜、钴、镍、铅、锌、镉9.4.16恒温平台石墨炉（STPF）原子吸收法直接测定化探样品中痕量镉9.4.17原子吸收法测定矿石中的铬9.4.18石墨炉原子吸收法测定矿石中痕量铷和铯9.4.19四氯化碳萃取石墨炉法测定矿石中痕量锗9.4.20煤中汞的测定9.4.21石墨炉原子吸收光谱法测定地质样品中痕量镓铟铊9.4.22无火焰原子吸收法测定岩石矿物中15个稀土元素9.4.23原子吸收光谱法连续测定锂、铷、铯9.4.24原子吸收光谱法测定矿石中的钼8-29.4.25铅的氢化物原子吸收光谱法研究及地球化学样品中铅的测定9.4.26石墨炉原子吸收法测定岩石矿物中超痕量钯铂金9.4.27碘化物萃取原子吸收光谱法测定矿石中的锑和铋9.4.28用还原气化—原子吸收法测定化探样品中的锑、砷、铋9.4.29无火焰原子吸收光谱法测定矿石中的钪9.4.30甲基异丁基甲酮萃取石墨炉平台原子吸收法测定地质样品中痕量硒和碲9.4.31氢化原子吸收法测定矿石及地球化学样品中微量硒、碲9.4.32石墨炉原子吸收法测定铝钒土中的硅9.4.33原子吸收光谱法测定钨矿中的锡9.4.34氢化物转化—原子吸收法测定矿石中痕量锡9.4.35重晶石中锶、钡、钙的原子吸收分析法9.4.36石墨炉原子吸收法测定岩石矿物中痕量钒参考文献9.1概述20世纪60年代火焰原子吸收光谱法已应用到各种岩石样品中的钙、镁、钾、钠、铁、铜、锰、锌、钴、镍以及金、银等元素的测定。由于该方法的高特效性和抗干扰性，即使对痕量元素的分析，也无需进行主要成分的分离，因此，它很快地为地球化学实验室所接受。尤其是在处理好一份试样的溶液中可连续测定多个元素甚至十多个元素。在引入氧化亚氮－乙炔火焰、石墨炉和氢化物技术后，不仅扩大了测定元素数量，而且对于痕量元素的测定也做出了显著的贡献。此外又研究出各种富集分离的方法，用原子吸收光谱法可以测定岩石矿物中很大部分的元素，而且都有足够的灵敏度和很好的精密度。这正好满足了随着地学研究深入发展，要求测试的元素越来越多的需要。如进行某矿物围岩的全分析时，要求测定的元素多达30多个，有时甚至更多。因此，原子吸收光谱法在岩石矿物测试中占据非常重要的位置。原子吸收光谱分析仪器已成为地球化学实验室不可缺少的有效手段。岩石矿物组成非常复杂，所以在研制方法时，试验的干扰元素也多，一般都在20多种，甚至达40多种，这样研制出来的方法，考虑比较周全，出来的结果比较可靠。岩石矿物分析最困难的问题是样品的分解，因为岩石矿物组成非常复杂，要分解完全，8-3较其它物质更显困难，尤其是分解含硅酸盐岩石的试样更是如此。但是，经过分析工作者的努力，已很好地解决了岩石矿物样品的分解问题。根据原子吸收光谱法的特点，试样多采用酸加热分解法，而且是混合酸分解法即多种酸联合对试样进行分解，目的是利用各种酸的特性即分解性、络合性、氧化还原性以及共同的酸效应，不仅可使岩石矿物分解完全，而且分解速度也快。根据分析元素的需要，采用各种酸的不同配比进行分解试样；对于用酸不能分解的试样，有时也采用固体熔融分解法，最后转化成盐酸或硝酸为介质的液体状态进行测定。应该特别提到的是封闭高压微波溶样。它用试剂少、不污染环境、待测元素不丢失、分解完全、速度快等，它分解岩石矿物的优越性，是其它加热分解方法无法相比的。请参阅本书第四章中微波溶样。本章中9.2.2岩石矿物分析方法。有关岩石矿物具体对试样的分解方法请读者参阅文献[1]，该书列出了53种岩石矿物的分解方法和注意事项。9.2岩石、矿石和矿物地壳是由岩石、矿石和矿物组成的。地壳中的岩石，按其形成原因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三类。岩浆岩和变质岩主要由硅酸盐岩石组成，而沉积岩除了由硅酸盐岩石组成外，还有碳酸盐岩石等。因此，从整体来讲，可以说地壳大部分是由硅酸盐岩石组成的。岩石的成分为：SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O+、H2O-、CO2、TiO2、P2O5、MnO、SO3、Cl、F、SrO、BaO，以及无机碳和有机碳。随着地学研究的深入发展，要求测定的元素越来越多，如B、V、Cr、Co、Ni、Zn、Li、Rb、Cs。还有稀有元素，稀土元素，铂族元素等。当其中某个元素或几个元素含量达到工业开采价值时，则称矿石。如当Fe元素达到工业开采价值时则称铁矿石，其它如锰矿石，铬铁矿石，钨矿石等。当某个元素或几个元素含量比较高时，则称为矿物。如铅矿物中的方铅矿（PbS）含Pb为86.6%,镍矿物中的针硫镍矿（NiS）含Ni为64.7%，锑矿物中的辉锑矿（Sb2S3）含Sb为71.4%，锡矿物中的锡石（SnO2）含Sn为78.62%等。而且往往有一定的晶形。9.3样品前处理方法概述试样分解方法的选择，应依据被测元素的性质、岩石矿物的特性及随后欲采用的分析方法结合起来考虑。基本要求是：欲测定组分完全分解；尽量做到能同时分离除去干8-4扰离子；分解方法简易、迅速、经济、安全（包括减少对环境的污染和有利于测定手续的简化）。选择合理的分解方法，可以使分析手续大大地简化，分析方法的适应性，准确度显著地提高。所以正确地选择岩石矿物的分解方法，是岩石矿物的原子吸收光谱法快速地、准确地获得正确结果的重要环节。大多数岩石矿物可用各种酸分解后进行分析。酸分解法操作方便，设备简单，可在较低的温度下进行，且不引进除氢离子外的其它阳离子，是矿石分析中最常用的分解方法。硅酸盐矿样被酸分解的难易程度，主要取决于矿石中二氧化硅的含量及其与金属氧化物的比例和金属氧化物的性质。二氧化硅与金属氧化物的比例愈小和同硅酸结合的金属碱性愈强，则这种硅酸盐岩石愈容易被酸分解，如硅酸钠易溶于水；钙、镁硅酸盐易被酸分解；而铍、铝的硅酸盐则和酸几乎不起作用。常见的硅酸盐矿石有许多能被酸分解。分解岩石矿物多用混合酸进行如：①硝酸+氢氟酸；②硫酸+氢氟酸；③高氯酸+氢氟酸；④盐酸+硝酸；⑤盐酸+硝酸+氢氟酸+硫酸；⑥盐酸+硝酸+氢氟酸+高氯酸。有时也采用⑦碳酸钠熔融；⑧过氧化钠熔融；⑨碳酸钠+过氧化钠熔融；⑩碳酸盐+硼酸盐熔融；偏硼酸锂熔融等。其中应用最多的酸分解法是⑤、⑥，加硫酸或高氯酸可以提高分解温度，最后赶去硫酸或高氯酸，同时也将氢氟酸和SiF4除去，最后，加入盐酸或硝酸作为介质将岩石矿物中的元素，转变为氯化物或硝酸盐再进行原子吸收光谱法测定。很少用硫酸、磷酸或高氯酸作介质，因为这三种酸的粘性太大，影响溶液雾化。除非特殊要求应用它们，但浓度也要特别的低才行。用氢氟酸和其它酸共同分解硅酸盐岩石矿物可达到完全分解的目的。不测定其中的硅时，最后用高氯酸冒烟赶去HF和SiF4，残渣用盐酸或硝酸溶解；要测定其中的硅时，则酸分解后，保留有不低于1mL的溶液，其中SiF4不蒸发而留在溶液中，此时，可加硼酸络合氟，再对溶液中包括硅在内的元素进行测定。盐酸分解矿石，除了利用其酸效用外，氯离子还有一定的还原作用和对某些金属离子的络合作用。盐酸和其它氧化性物质或氧化性酸联合使用，可分解铜、钴、镍、铋、砷、钼、锌、铀、汞等矿物；硝酸除与盐酸一样具有很强的酸效应外，并且具有很强的氧化性。许多不溶于盐酸的矿物，很易被硝酸分解。当用两种酸混合物来分解矿石，尤其是有氢氟酸存在下，很多种矿石都可完全分解。对硫化物矿石，一般先加盐酸加热分解一段时间后，使硫以硫化氢形式逸出，然后8-5再加硝酸进行分解，这样可避免析出对矿样有包藏作用的单体硫的形成和提高硝酸的分解效力。用偏硼酸在900℃熔融也可完全分解硅酸盐岩石和矿物。熔融物冷却后，加入硝酸和酒石酸、水稀至一定体积，此溶液可测定SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、TiO2、Fe2O3、MgO、CaO以及所要求的其它元素。9.4岩石矿物分析方法9.4.1在高氯酸＋酒石酸＋硫脲介质中原子吸收法测定多种矿石的银[2]在高氯酸＋酒石酸＋硫脲介质中原子吸收法测定银，Cu不与硫脲生成沉淀。并可消除Sb和W的影响。称取在105℃烘干的试样0.200g~1.000g于100mL烧杯中，水润湿，加15mLHCl，加热15min，加入5mLHNO3，继续加热并蒸到小体积，取下加入0.9mol·L-1HClO410mL，转入50mL量瓶中，加入200g·L-1酒石酸和20g·L－1硫脲溶液各5mL，用水稀到刻度。待清亮后与标准系列同时测定。测定条件：波长328.1nm，光谱通带宽0.7nm，化学计量火焰或贫燃焰，其他条件调至最佳,校正背景，标准曲线法定量。应用于含Ag在10－3~10-6g级的不同矿石中Ag的测定，结果与王水介质中测Ag的结果相符。对含Ag10-6g水平的试样9次测定的RSD＜5%。2000倍的Fe3+、Pb2＋、Cu2+、Sn4+、Bi3+、Zn2+、Ni2+、Au3+、Si4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+，500倍的Hg2＋、W6＋、Ti4+、Sb5+不干扰Ag的测定。方法适用于多种矿石高、中、低含量Ag的测定。方法简便、快速、适用范围广。9.4.2恒温平台石墨炉（STPF）原子吸收法测定地球化学试样中痕量银[3]采用NH4H2PO4为化学改进剂，应用STPF原子吸收法直接测定地球化学试样中痕量银。称取0.100g~0.300g试样于聚四氟乙烯坩埚中，加HNO32mL、HF10mL、HClO42mL，加热分解并冒尽白烟。加1＋1王水5mL，加热并蒸发至近干，加1＋1HCl10mL，稍加热后用1％HCl移入10mL比色管中，并稀至刻度。测定条件：波长328.1nm；光谱通带宽0.7nm；干燥温度120℃，升温5S,保持25S；灰化温度850℃，升温10S，保持10S；原子化温度1700℃，最大功率升温，保持3S，停内气；净化温度2500℃，升温1S，保持2S。校正背景。进样10μl，后加化学改进剂覆8-6盖试液。检出限（2S）为0.09ng·mL－1，特征质量为2.1pg，回收率94％~105%。Ag量在30ng·mL－1浓度与吸光度呈线性关系。5mg·mL－1Al3+、Fe3+，3mg·mL－1Ca2+，1mg·mL－1Mg2+、Na+、K+、Ti4+以及在化探样中可能存在的其他微量及痕量元素对测定5ng·mL－1Ag均无影响。5％的H2SO4、HNO3、5％~20％HCl结果一致，本文采用6％HCl介质。9.4.3固体悬浮液进样－石墨炉原子吸收法测定岩石矿物中痕量银[4]根据试样中银含量，称取5.0mg~200mg试样于园底玻管中，加入一定量（5mL或10mL）悬浮剂，放入超声波发生池中2min,制成均匀的固体悬浮液。取20μl悬浮液直接注入石墨炉中进行测定。测定条件：波长328.1nm；光谱通带宽0.7nm；校正背景；其他条件调至最佳；进样体积20μl。干燥温度100℃，升温10S，保持25S；灰化温度500℃，升温10S，保持10S；原子化温度1600℃，最