探讨金属元素在矿石样品成分中的化学分析与研究

马 军

（1.浙江省地质矿产研究所，浙江 杭州 310007；2.国土资源部粘土矿物重点实验室，浙江 杭州 310007；3.浙江省非金属矿工程技术研究中心，浙江 杭州 310007）

在实际的矿石样品中，含有许多金属元素，例如：铜、锌、铅、铁、银、锡、铋等，每一种元素都有其重要领域的应用价值，测定出每一个地方矿石样品的成分含量，对以后的矿石开采有很大的意义与价值。下文便对几种测定方式进行具体描述与探讨。

1 EDTA滴定监测

EDTA滴定监测技术是一种传统的元素分析测定技术，但因其具有高准确度、优重现性、操作简单易行、成本低廉、易于掌握等多重优点，一直为实验室矿石样品元素测定方法中重要的一支。当然，因其长久的发展，许多科学家也对此方法进行了细微的改进使得EDTA滴定技术更优，测定更准确。具体方面如下：

（1）EDTA测钙、镁的改进方案。科学家范福楠在2001年提出，在EDTA测定钙之后，对其碱性溶液加入氯化铵（NH4Cl）以降低碱性，以此使得结果更加精确。

（2）EDTA测铅的改进方案。刘长风和其他一些科学家曾经在2001提出，在实验中高硅铅测定的结果是低碱性，氢氟酸（HF）溶解的二氧化硅（SiO2）加入聚四氟乙烯塑料容器。消除了硅对结果的干扰，使结果更准确。

（3）EDTA测钼的改进方案。科学家迟少婷等人在2003年提出对10%～60%的钼进行含量分析可以做到是误差在1%以内，做到高精确度的要求。

（4）EDTA测锌的改进方案。在科学家如孟亚东的实践中，传统的方法只对低干扰元素样品的相对准确的结果，但结果是高度偏离时，有很多干扰元素如铁，所以更多的氢氧化铵可以添加。干扰离子分离锌以提高结果的准确性。

（5）EDTA测铁的改进方案。传统的重铬酸钾法环保性能差。采用EDTA法后，陈建雅教授发现，不仅其结果与传统的基本一致，而且有效地解决了污染问题。

2 碱溶ICP-MS法

碱溶ICP-MS法以溶液进样为主要手段，对地质岩石样品进行研究，并针对Re-Os样品的特殊性，使用双瓶蒸馏技术进行样品测定。然而一般检测所需时间比较漫长，溶液的离子浓度也会随之增加，但是这种方法却可以有效的解决同位素平衡，使得难溶的的矿物得以分解，利于元素的测定。

2.1 样品测定准备

本实验需要的化学试剂为：过氧化钠（Na2O2）、氢氧化钠（NaOH）、硝酸（HNO3）以及GN-RO-100超纯水的处理制备系统（为北京双峰科技有限公司提供）。实验室还需用到XSeriso电感耦合等离子体质谱仪（为美国公司生产）。金属元素的标准溶液符合国家级标准，标准溶液浓度为100mg/L，并需分为三组：①稀土元素15种；②铍等9种金属元素；③锆等4种元素；且都需符合GSB04-1789-2004标准。

2.2 具体方法

第一步为配置符合试验标准的混合标准溶液。根据测定矿石样品的具体要求，取配置好的标准液与样品混合后得到浓度为1.0mg/L的待测标准液，第二步则是在含有5%的硝酸的介质中进行逐级稀释，配制出浓度分别为0.1mg/L、0.01mg/L、0.001mg/L。第三步是将采集的样品准确称取0.1000g置入刚玉坩埚中，加入1.0g的过氧化钠混合均匀。第四步为加热，放置在700℃的高温炉中保温熔融15分钟后，冷却至室温倒入200mL的烧杯中。第五步是在烧杯中加入100.0mL的热水将其重新溶解后放置至少12小时，进行慢速过滤。第六步为将沉淀用2%的氢氧化钠清洗至少10遍，1%的硝酸洗涤滤纸至容量瓶内溶液为无色。最后一步便是定容后使用仪器进行分析，计算机自动显示处理数据。

2.3 优势

除了碱溶ICP-MS法外，测定元素的方式还有许多，例如：ICP酸溶质谱法、ICP光谱法等，虽然同为ICP系列方式，但碱溶ICP-MS有着更多的优势，它可以将干扰降为最低，也不会受到样品性质的制约，对广范围的矿石样品都可以进行准确的测定，测定结果灵敏度高、精密度好、谱线结果相对简单、可同时测定多种元素等优点，确保了结果的质量与实验的效率，优化了繁琐的实验步骤，使得测定变得简单易行。

3 稳健统计方法

3.1 概述

稳健统计方法是主要是针对数据进行规范处理的算术系统，可以使数据达到极端的结果（即数据中心或离群值和其它数值不在一个量化等级上）对平均值产生的影响降到最低。而极端数值的统计对样品成分的数据结果影响较大，我们所采用的办法就是将其舍去，但该方法会将群值赋予最小权，为求得在不舍弃其它数据的情况下得到一个准确的数据结果，与传统方法相比稳健统计法更加科学[1]。

3.2 测定方法

需要统计的所有参数包括：极值、最小值、最大值、结果值、标准四分位间距（简称“标准IQR”）、中位数、稳健变异系数。上述所有数值的测定全部是对数据表征离散程度不同范围与方向的预估。

3.3 优势与弊端

稳健Z比分的计算方法是基于大量工作经验的智慧总结。结果除了确定稳健参数Z比分得分可靠性的国际通用能力外，还需要监测结果的实际应用值是否满足被测对象的相应应用技术。然而，Z比分是在实验室中获得的典型研究结果[2]。

所有数据处理和统计方法都是在实验室完成的理想数据结果，不考虑实际应用的实际要求，有时结果不符合实际情况。如果从目标的实际应用的角度进行评估，则可能发生超过三次实验室测量的不令人满意的结果。计算出小于2的满意Z值也可能发生，但在实际目标的评估中不合格。因此，其实际应用需要改进，但在理论水平上已经提高了很高的精度。

4 结语

不同地区的矿石样品都会因地域差异有所不同，在金属元素应用日益广泛的今天，对矿石样品的金属化学检测有着重大的意义[3]，可以对该地区的矿石开采与相关分离应用工厂进行参考，金属分析方法有许多，每一种方法都有其优缺点，也都有其对应的检测注意事项，以及检测的范围，进行多种方式的检测可以使得结果更加准确，并对实际应用有很大的影响与价值[4]。