探析利用原子吸收法测定岩石矿物中金成分

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M anagement and other 探析利用原子吸收法测定岩石矿物中金成分
胡 晨
摘要：随着浅层矿产储量的减少，深层找矿工作变得越来越困难。

在社会生产过程中，快速、准确地分析和测定矿物中的金成分，能够对工艺指标进行有效控制，并且在调度生产中起着十分重要的作用。

要对岩石矿物中的金成分进行有效测定，就需要重视检测技术的使用并不断完善。

现阶段，随着对矿物中金含量测定方法的研究的不断深入，在金含量测定技术和分析方法上都得到了一定的突破。

在各种测量方法的使用中，分离富集手段不同是测量存在的主要差异，目前，反相萃取色层法、共沉淀、离子交换、活性炭吸附以及溶剂萃取是最常用的分离富集手段。

关键词：岩石矿物；原子吸收法；金成分
有效利用矿产资源不仅可以提高生活质量，还可以促进科技生产的进步。

因此，地质地理学界对矿产勘探工作非常重视。

准确而快速地分析不同岩性的岩石矿物组成，明确矿产的数量和质量，是成功进行矿产开发工作的基础。

矿产生产规模和投资规模的开发在社会财富积累和社会生产中具有重要意义。

此外，金元素在日常生活和高端工业领域都有广泛的应用。

近年来，金矿勘查在岩矿勘查领域已经成为一个重要的研究课题。

本文在分析原子吸收法的工作原理的基础上，探讨了矿物中金成分的测定方法。

1 原子吸收法的工作原理及优势
1.1 原子吸收法的工作原理
原子吸收法（AAS）是一种能够有效测量物体中元素含量的方法，也被称为原子吸收光谱法或原子吸收分光光度法。

在测量过程中，原子中的电子会从基态向较高能态跃迁，在辐射通过自由原子蒸气时，原子会吸收辐射场中的能量。

由于不同原子的结构和能级特性不同，它们对能量的吸收程度也会有所差异。

如果所需的能量频率与入射辐射的频率相同，就会产生原子共振吸收。

这种吸收现象具有一定的规律特征，被称为原子吸收光谱法。

通过测量辐射光强，将标准样品的吸光度与待测试样品的吸光度进行比较，可以准确计算出样品中金、银的含量。

1.2 原子吸收法的工作优势
1.2.1 实验用量小
在金成分的检测中，与其他实验方法相比，原子吸收光谱法可以大大减少对实际实验材料的用量。

因此，在岩石矿物的元素分析中，使用原子吸收光谱法可以有效节约试验样品，这也是原子吸收法被广泛应用于岩石矿物开采的主要原因之一。

1.2.2 适用范围广
除了具有实验成本低的特点外，原子吸收光谱法在非金属测量、金属测定以及元素周期表中其他元素的测量方面都具有很好的测量效果。

因此，原子吸收光谱法的应用范围很广，在我国的岩石矿物分析和检测中得到了充分的应用。

1.2.3 检测精度高
原子吸收光谱法可以在任何温度状态下进行岩石矿物的检测，并且温度的变化不会对检验结果造成影响。

其检测精确度也相对较高，所以在矿藏资源开采过程中，原子吸收光谱法是一种使用频率最高的检测方法。

1.2.4 检出限极低
原子吸收光谱法的检出限非常低。

例如，采用目前广泛使用的石墨炉原子吸收光谱法，其检出限可以达到10-14g/ml～10-13g/ml。

此外，在试验样品的用量上，原子吸收光谱法也具有超低的用量标准，从某种角度上说，这也是该方法准确性高的具体体现。

2 测定岩石矿物金成分的常用方法探析
2.1 活性炭富集分离法
近年来，在对岩石矿物中金成分进行测定时，活性炭吸附分离是最常用的方法。

金测定装置的研制成功极大地提升了我国金含量的测定水平。

活性炭吸附原理不仅可以对矿石中的残渣进行动态过滤，还可以利用活性炭成分对金成分进行吸附，从而有效分离金元素。

该测定方法不需要非常专业的测量条件，操作相对简单，因此在许多地质公司和基层研究所对金进行检测时广泛应用。

在使用活性炭富集分离法对岩石矿物中的金成分进行测定时，首先需
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要准备10%的王水溶液，然后将岩石矿物溶解于王水，并加入硫脲，通过一系列的化学反应，硫脲和金离子形成稳定的化合物，使金离子富集在溶液中。

当溶液流经活性炭时，金元素将被完全吸附。

然而，因为矿物样本和岩石中还存在其他金属杂质，使用活性炭吸附时也会有铜离子被吸附，从而导致测量误差。

因此，在活性炭灰化后，通常会采用高氯酸介质对铜离子进行过滤，以确保金元素的准确吸附。

然后重新调配氯化氢溶液，合理控制其比例来溶解灰化物质，最后通过电解干燥，就可以对剩余的金元素进行有效测定。

2.2 泡沫塑料富集分离法
2.2.1 方法原理与注意事项
在上世纪70年代，化学家鲍恩提出了泡沫塑料分离技术，在岩石矿物物质测定中对该方法进行了广泛使用，并且国内也开始了对这项技术的研究。

近年来，在化学光谱、滴定分析、化学发光分析、极谱分析、原子吸收光谱以及分光光度分析中，都对泡沫塑料富集分离技术进行了有效使用。

泡沫塑料富集分离法的测定原理，是以泡沫塑料对金元素的吸附性能为基础来进行元素测定的。

但是由于发泡塑料的生产厂家不同，因此在质量、结构和性质上都有所差异，并且对金元素的吸附能力也有所区别。

由于在生产过程中泡沫塑料会产生泡沫残渣，进而影响金元素的吸附程度。

实验发现，在10%的王水介质中，泡沫塑料对金的吸附能力最佳。

其次，因为水溶液也会影响泡沫塑料的表面吸附能力，所以为了避免王水洗涤的泡沫塑料与水溶液洗涤的泡沫塑料在容量上的差异，通常使用氢氧化钠来进行预处理。

在使用泡沫塑料富集分离法测定矿物金成分时，使用氢氧化钠进行预处理，不仅可减少整个实验过程产生的废料，还能增加泡沫塑料的吸附面积，从而加强对金元素的吸附。

实验表明，经氢氧化钠溶液处理后的泡沫塑料，每0.5g泡沫就能吸附1447金元素，其回收率高达96%，比未经处理的泡沫塑料回收率高出16%。

在吸附方式上，这种泡沫塑料可分为动态吸附和静态吸附两种。

在岩石矿物中，金元素具有一定的均相性，在金的吸附过程中，溶液中的阴离子会均匀分布。

并且这种均相性地产生与金元素的含量无关。

据实验表明，塑料泡沫的不同位置对金的吸附率是有差异的。

例如，在泡沫塑料上方的1/3处，金元素的吸附率高达98%以上，而下方的吸附率则非常低，甚至可以忽略。

将金溶液置于泡沫塑料块中就是所谓的静态吸附法，该方法可在泡沫塑料表面对金元素进行吸附。

静态吸附法的操作相对简单，可用于大量岩石矿物样品的广泛测定，并且通常与过滤设备一起使用。

然而，这种测量方式的缺点在于容易存在杂质残留，并且通过灰化法直接测定金的含量也较为困难，还需要进行脱金操作。

采用原子吸收光谱法需要使用0.2%～1%的硫脲来进行测定。

2.2.2 技术要领
（1）焙烧。

为了避免砷金化合物在低沸点下挥发造成金的损失，从而影响金成分测定的准确性，需要对岩石矿物样品中的砷进行挥发处理。

挥发处理时应从低温开始，在480℃的温度环境下稳定1小时至2小时，然后逐渐增加温度直至脱硫。

（2）溶液。

在使用王水溶解样品之前，需要先用蒸馏水将样品浸湿。

由于样品中含有碳酸盐，因此加酸过程需缓慢进行，以避免产生剧烈反应。

整个过程的温度应控制在200℃～300℃之间，注意温度不宜过高，否则王水会过早蒸发，导致样品溶解不完全。

样品的溶解时间以40分钟为宜。

（3）吸附。

除了严格遵循上述规则外，泡沫塑料的吸附性测试还必须使用金或金的标准样品进行，并且一定要在使用新一批泡沫之前进行测试。

对金的吸附速率、酸度范围和时间进行有效控制，根据原子吸收仪的工作原理，将燃烧器高度、灯位置、灯电流、波长等数据调至最佳位置。

首先对仪器进行预热，在确定仪器稳定后，再进行点火操作。

2.3 离子交换树脂富集分离法
相对于其他测定方式，离子交换树脂富集分离法能够有效分离金成分，通常使用阳离子和阴离子进行树脂交换。

然而，由于传统树脂的吸附能力较低、选择性能较差，在使用和优化该方法的过程中，已经被赘合离子交换树脂、浸渍离子交换树脂等新型树脂所取代。

3 测定岩石矿物金成分的干扰因素和消除方法
3.1 吸收线重叠干扰
在火焰光度法过程中，由于光源分析线与火焰中的原子吸收线波长相似，容易出现吸收线重叠的干扰现象，表现方式通常有三种。

（1）由于部分或全部波长的一致性导致的探测障碍，这种问题通常是由于金含量偏高导致的。

（2）在实际应用中，当共存原子的吸收线与金元素的吸收线重叠时，也可能出现金测定含量偏低的现象。

此时可以排除二者重合部分的结果偏差，表明实验测得的信号是共存原子的信号，而不是光源分析线或原子吸收线
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的信号。

（3）如果对共存原子的吸收线和金元素进行偏离处理后，仍然有大量重叠部分出现，那么可以确定测定信号主要来自共存原子，因此不能应用该检测结果。

在总结上述内容时，只有将共存的原子吸收线与金元素完全分离开，才能有效地消除吸收线重叠的干扰。

当两个元素部分或完全重合时，无论金含量的测定结果是高还是低，都不可靠。

在对以上理论知识进行研究的过程中，我们发现吸收线的干扰元素浓度、灵敏度以及重叠程度会决定实验受干扰的程度。

基于这一原理，对各种干扰情况进行归纳和总结，我们可以将干扰分为两个等级。

一是根据波长差来区分干扰，如果金元素吸收线的差值小于0.03nm，则属于一般干扰，如果差值大于等于0.03nm，则属于严重干扰。

二是当存在一条灵敏线重叠时，即使存在0.1nm的差异，干扰性能仍然明显，会形成一定的谱线，理论上认为是一条重叠线。

如果灵敏线发生重叠，即使有很小的差异，也会出现明显的干扰，从而形成一定的谱线，按理论来说，就是重叠线。

3.2 物理干扰
非选择性物理干扰是指，样品在蒸发、转移、原子化的过程中发生物理性质上的改变，导致吸收信号出现变化。

物理干扰通常出现在火焰原子吸收光谱法的应用过程中，当使用火焰原子吸收光谱法测定金成分时，需要对金矿进行预处理。

首先将矿石放入王水中溶解，然后用硫脲作为介质进行测定。

在金成分的测定过程中，只要介质的性质发生改变，就会影响结果的准确性。

即使是微小的改变也会产生相应的影响，因此在实验过程中，我们要严格执行每一步骤，认真检查介质的性质，以避免受到干扰。

例如，在操作过程中，如果样品的黏度降低，会影响样品的吸喷速率，进而影响喷雾的细度和效率，最终导致样品的原子化效率受到影响。

通过对火焰原子吸收光谱法的应用过程进行分析，并对原子密度变化进行探讨，得出结论，要消除实验中的物理干扰，需要采取以下几种方法：（1）配置与金元素待测液大致相同的标准溶液。

这是最常用的排除物理干扰的方法，因为如果基体溶液与样品溶液在成分上保持一致，就能够对解离、蒸发时火焰消耗的金元素进行对照和参考，避免对原子密度计算造成影响。

（2）如果无法配置标准溶液，可以采用标准加入法。

这种方法是补充火焰蒸发和燃烧过程中所消耗的元素。

与第一种方法相比，虽然难度更大，但从精确程度来看还是可靠的。

在实验之前，测定元素的基本值是固定不变的，因此如果无法配置标准溶液，也可以使用标准加入法。

（3）如果岩石矿物中金的含量相对较高，会对介质和样品的黏度产生影响。

在实验开始之前，可以进行有效稀释，以降低和消除实验中的物理干扰。

3.3 化学干扰
化学干扰是指在验证过程中，金元素无法完全从矿石中分离出来。

由于共存基团的形成，使得碳化物、氢氧化物、氮化物等化合物的离解更加困难，影响金原子的化学转化效率。

若在实验过程中出现化学干扰，一般会采用添加保护剂和缓解剂来抑制和消除干扰，具体方法如下。

首先，在溶解的金矿液中添加一定量的缓解剂。

通过添加缓解剂，干扰元素能够形成更加稳定的液体或难挥发的试剂，从而促进金元素的有效分离。

缓解剂的选择取决于样品的成分，即在实验过程中，需明确哪些化学元素能够与金元素结合而不被分离出来，并根据所形成化合物的性质进行有选择性的添加。

其次，可以添加一定量的保护剂。

与缓解剂原理相反，保护剂能够防止金元素与共存元素形成难熔化合物，并促进金元素化合物的生成，使得金元素能够保持在不受干扰的状态下，不与其他影响元素发生融合。

4 结论
综上所述，随着我国综合国力的不断增强，对金成分的使用需求也在日益增加。

为了提升国家的黄金储备功能、提供更多工业生产原材料以及满足人们的日常生活需求，我们需要有效地测定岩石矿物中的金成分。

当前已知矿床的含量正在逐渐减少，这与当前社会的需求形成了巨大差距，因此金矿床的开发已成为地质研究的重要任务。

因此，在测定岩石矿物中金成分的过程中，有效地应用原子吸收光谱法具有重要的战略意义。

（作者单位：山西省地质勘查局二一一地质队有限公司）
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