岩石矿物中化学组分的分析

岩石矿物中化学组分的分析
【摘要】随着矿业的发展，岩石矿物分析受到越来越多的关注。

文章主要介绍了当前岩石矿物中化学组分的分析中常用的几项分析方法以及各自的研究成果，包括滴定法与重量法、光度法、原子光谱分析法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。

同时还对岩石矿物分析的基本工作流程进行了简要介绍。

【关键词】岩石矿物；化学分析
1.岩石矿物概念及种类浅析
矿物是地质作用开成的，由一种或多种化学元素组成的天然单质或化合物，岩石则是矿物的自然结合体。

基于存在于自然界中的种类多样的化学元素，以及这些元素之间的相互组合方式，再加上复杂多变的地质作用导致了储存于地壳中的岩石矿物的多样化。

在自然界中，当前人类探明的岩矿种类已经超过4000种。

其中较为熟知的数百种，包括①自然元素，如自然金（Au）、自然铜（Cu）、自然汞（Hg）、硫磺（S）等；
②硫化物，黄铁矿（FeS2）、方铅矿（PbS）等；③氧化物，如石英（SiO2）、磁铁矿（Fe3O4）、红铁矿（Fe2O3）等；④卤化物，如萤石（CaF2）、石盐（NaCl）等；⑤碳酸盐类矿物，包括方解石（CaCO3）、菱镁矿（MgCO3）等；⑥硫酸盐类矿物，包括重晶石（BaSO4）、石膏（CaSO4）等；⑦硅酸盐类矿物，如钾长石（KAlSi3O8）、高岭石Al4[Si4O10]（OH）8等；等；此外，还有磷酸盐、砷酸盐、锰酸盐等。

对以上矿物的识别分析主要是依据各种矿物不同的化学成分以及外表特征和物理性质。

2.岩石矿物分析方法概述
2.1滴定法与重量法
滴定法是一种作为高含量组分准确有效的分析方法。

在当前的一般实验室滴定分析主要采用的是人工滴定法，它是根据指示剂的颜色变化指示滴定终点，然后目测标准溶液消耗体积，计算分析结果。

这种方法在岩石矿物常量组分测定中应用历史较长，目前仍有一定的应用。

基于这种基础的分析方，一些研究人员在在滴定试剂上有所突破。

例如有学者建立了氟硅酸钾滴定法测定铬矿、红土镍矿以及锰矿中二氧化硅；ETDA络合滴定法测定铁矿石中钙和镁，稀土矿石汇总的氧化钙，生石灰中的氧化镁，钼精矿中的钼以及铁矿中的铝、铅和锌等。

此外有学者对原钒酸铵微量滴定法进行了改进，使之更加简便、快速。

除以上两种滴定方法还有硫代硫酸钠滴定法、络合滴定法、铝片还原-硫酸铈无汞滴定法、重铬酸钾滴定分析法、硫酸铈滴定法等。

重量分析法是依据生成物的重量确定被测组分含量的一种方法。

该种方法精
确度和使用性都有一定的局限性，一般与滴定法结合使用。

2.2光度法
近两年来，光度法在岩石矿物分析中的应用研究呈现出越来越广泛的趋势。

在岩石矿物分析中最为常见的光度法为分光光度法，此外还有荧光光度法、化学分光法等。

分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。

在光度法应用于岩石矿物方面已有的文献报道有：有大量研究人员利用常见的吡啶偶氮类试剂及其在分光光度分析法中测定矿石等样品中的金属离子；陈文宾等学者合成并鉴定了2种三氮烯类试剂，分别建立了铅锌矿中Hg2+和金矿石中Au3+的光度分析新方法；还有研究人员从紫甘蓝中提取的花青素与Al3+进行络合反应，从来测定土壤中的微量Al3+，试验表明以天然显色剂建立的光度法具有绿色环保的优点。

基于光度法的矿物分析的研究成果众多，其中还有非常的突破和创新点。

如石静等应用自行开发研制的光导（比色）分光光度计，以Ag-TMK-DBS三元络合物为显色体系，建立了银的野外快速分析方法；王洪福等研究了痕量Ti4+ 对H2O2氧化亮绿褪色反应的催化作用，建立了催化动力学光度法测定痕量Ti的分析方法；还有研究人员对催化分光光度法测定土壤中痕量I-的分析方法进行了改进优化。

2.3原子光谱分析法
原子光谱分析法长期以来做为岩石矿物分析最有效、最实用的分析方法被一直广泛大量的使用。

光谱分析法是利用光谱学的原理和实验方法以确定物质的结构和化学成分的分析方法。

它的分析机理依据各种结构的物质都具有自己的特征光谱。

在原子光谱分析法方面的文献报道众多，下面列举一些较为有突破性的成果。

聂凤莲等研究了原子吸收光谱法一灯多用技术，比较了用Zn灯测定Cu与Cu 灯测定Cu、Cd 灯测定Ag 与Ag 灯测定Ag，用Ca 灯测定Mg 与Mg 灯测定Mg 等的分析性能。

赵雷等以微波消解方式，用浓硝酸和过氧化氢分解有机物，盐酸和氢氟酸处理二氧化硅等无机物，研究了稠油油藏岩芯样品的分解效果，并用AAS 测定了岩芯中K、Na等8种金属元素。

姚永生提出了用硝酸溶解样品，以AAS间接测定石灰石中Cl 含量的分析方法。

代章连香等详细介绍了近年来蒸气发生-原子荧光光谱分析法（VG-AFS）在金属材料、地质、水质、环境等众多领域的应用进展，并对VG-AFS 的发展前景进行了展望。

近年来国内HG-AFS 测定土壤As 及As 形态分析的研究也取得了很大的进展。

叶隆慧等以钨丝原子化器替换石英炉原子化器及其氢化物发生系统，构建了一种新颖的集电热蒸发进样-氩氢火焰原子化为一体的原子荧光光谱分析系统，并研究了铅、镍和金的分析性能，并取得了成果。

2.4等离子发射光谱
等离子发射光谱法是利用激发光源产生的能量作用于样品，当某一能量施加到一个原子上，一些电子就改变其轨道，当这些电子返回到原来的轨道时，以一定波长的光形式恢复到原来的状态.因而，一个含有几种不同元素的样品将产生有每种元素特定的波长组成的光，通过用一色散系统将这些波长分开，我们就能测定存在哪一种元素和这些波长中每一种波长的强度，这些强度和相应的元素的浓度成一定的函数关系。

同时利用电子接收系统测量这种发光强度，再用计算机处理这些信息，这样就可以测出相关元素的浓度。