化学偏提取技术

如题所述

化学偏提取技术亦称部分溶解技术。因为其方法简便、快速、成本低,曾在勘查地球化学研究中应用甚广。但由于其提取相属于模糊相,分相后测得的结果难以用于成果的解释利用,使偏提取技术成果在指导找矿工作上受到限制,这也就是使偏提取技术难以进一步发展的原因所在。如果在原有偏提取技术的基础上,适当加以改进,给模糊相赋以一定的相态概念(基本相或主体相),使相态的设计符合查明在表生条件下元素的相态变化规律,使偏提取技术测得的结果在地球化学解释中发挥更具针对性的作用,应该是这项技术发展的方向。

(一)方法的基本原理

深部矿体的成矿元素及其伴生组分,经电化学和化学的作用转变为离子或络离子后,扩散至地表,或随地下水活动沿断裂构造迁移,或呈毛细管作用上升至地表形成离子晕;当呈络阴离子状态迁移的离子遇到铁锰(氢)氧化物淀积层时,将被吸附而固定下来,形成后生次生晕;在植被发育地区,地表广泛分布有植物腐烂后形成的腐殖质,其主要组成为胡敏酸盐和富里酸盐。往上迁移的离子,当其能形成比原来的腐殖酸盐更稳定的化合物时,就会置换原有的阳离子固定下来,形成金属有机络合物次生晕。因此,应用偏提取分析技术,分别检出并测定金属的离子晕、铁锰(氢)氧化物吸附态金属次生晕或金属有机络合物次生晕,就有可能探查到深部矿体的存在。根据这类次生晕的形成机制,其矿致异常的偏提取分析特征,主要是多相峰位重合。从隐伏矿定位预测角度看,在正常沉积地质条件下,其深部矿体应大致在峰位的正下方。对构造发育的地质条件,峰位将位移至与矿体相通的断裂出口附近。其后生次生晕的强度和大小,与偏提取分析各相的活动态强度有关,水溶相金属离子的活动性最大,因此,其次生晕可以是很大的弱异常,甚至趋于分散没有异常。而往上迁移的金属离子被化学障(铁锰(氢)氧化物淀积层和金属有机络合物层)截获固定下来形成的后生次生晕,常能形成具有一定强度形态规正的异常,因此,这种次生晕是隐伏矿定位预测的主要判别依据。

(二)铜的偏提取分析

1.偏提取分析方法的选定

根据偏提取方法的基本原理和多年来的化探找矿实践,寻找隐伏铜矿床,选择浸取铁锰(氢)氧化物吸附相和金属有机络合物相的找矿效果比较好。这里的铁(氢)氧化物,主要是非晶质状态铁(氢)氧化物,因为它对络阴离子的吸附能力比晶质铁(氢)氧化物要大得多。而锰(氢)氧化物,则主要是高价锰的(氢)氧化物,因为二价锰多赋存在结晶矿物中,而被氧化成三价、四价锰后的高价锰(氢)氧化物具有很强的吸附能力。为提高偏提取分析方法的选择性,在浸取条件的选定上,应特别注意这些特征。

图4.25 库什特金矿有机络合物地球化学图

1—安山玢岩;2—安山质凝灰岩;3—蚀变安山质凝灰岩;4—断层;5—片理化带;6—采样位置及样号;7—土层

注:纵坐标Cu,Zn,Pb,Bi,As,Ag,Au为

的值

根据上面的分析,在众多的偏提取分析方案中,选择了用去离子水浸取水溶相Cu,用具有还原性的盐酸羟胺溶液浸取铁锰(氢)氧化物相Cu,用焦磷酸钠—氢氧化钠溶液浸取有机络合物相Cu。其偏提取浸取条件简述如下:

(1)水溶相Cu。1g试样加50mL水,室温振荡1h,离心分离后取25mL测定Cu。

(2)铁锰(氢)氧化物相Cu。取测定水溶相Cu后的残渣加0.25mol 盐酸羟胺⁃0.25mol HCl 50mL,室温振荡1h,干过滤或离心分离后取25mL测定Cu。

(3)有机络合物相Cu。取测定铁锰(氢)氧化物相Cu后的残渣加入0.1mol焦磷酸钠-0.1mol氢氧化钠溶液50mL,室温振荡4h,离心分离后取溶液20mL,破坏有机物后测定Cu(也可单独称样直接测定有机络合物相Cu+水溶相Cu,差减得有机络合物相Cu)。

2.Cu偏提取分相清晰度的评估

偏提取分析不同于物相分析,它浸取的相属于混合相,不过,把物相分析的选择性溶剂引入偏提取分析,就可以提高偏提取分析的分相清晰度,但由于没有偏提取分析的标准样品,要验证其方法的准确度非常困难。本书采用了选矿试验研究中的“元素含量×产率平衡法”。具体做法是:从云南北衙68线和水泄小团山9线各取一样,质量各100g,分别在乙醇介质中用重选法分为三部分(重、中、轻),并计算得三部分的产率。用选定的偏提取分析方法,测定原样和重、中、轻样品中各偏提取相的含量,然后按公式“Σ产率(重、中、轻)×某偏提取相含量”计算得的值与原样该偏提取相含量的值进行对比,据其吻合程度来判断分相清晰度。实验结果列于下表4.119。

表4.119Cu偏提取分析方法验证结果

平衡计算的结果如下:

Σ3/68(水溶相)wB×产率=1.68×10-6,原样(水溶相)为1.60×10-6

Σ3/68(铁锰吸附相)wB×产率=106×10-6,原样(铁锰吸附相)为130×10-6

Σ3/68(有机络合物相)wB×产率=0.68×10-6,原样(有机络合物相)为0.48×10-6

Σ小9/9(水溶相)wB×产率=0.54×10-6,原样(水溶相)为0.60×10-6

Σ小9/9(铁锰吸附相)wB×产率=15.8×10-6,原样(铁锰吸附相)为14.8×10-6

Σ小9/9(有机络合物相)wB×产率=0.68×10-6,原样(有机络合物相)为0.48×10-6

从平衡计算结果看,说明所选定的偏提取分析方法,分相基本上是清晰的。

(3)云南水泄铜矿土壤样中的Cu偏提取分析

分析结果列于表4.120,偏提取分析的地球化学剖面图见图4.26。

表4.120 水泄矿区小团山9线土壤样Cu偏提取分析结果(w(Cu)/10-6

从图4.26可见,Cu偏提取分析三相峰位重合的位置,采样点2、12两处峰位与矿体对应较好,9处有些位移。

(三)砷的偏提取分析

共分析了4相,即水溶相、铁锰(氢)氧化物相、有机络合物相和硫化物相。其分析方法简述如下:

(1)水溶相As。试样12.5g置锥形瓶中,加50mL 1%的HCl,室温振荡2h,干过滤,分取10mL用原子荧光法测定As。

(2)铁锰(氢)氧化物相As。取水溶相的残渣倒回锥形瓶中,加5%的NaCl⁃5%的盐酸羟胺50mL,振荡1h,干过滤,分取10mL用原子荧光法测定As。

(3)有机络合物相As。试样12.5g置锥形瓶中,加入0.1mol Na2P2O7⁃0.1mol NaOH溶液50mL,振荡4h,离心分离后,取10mL,用HNO3、HClO4破坏有机物后,调节介质同前,用原子荧光法测As。

(4)硫化物相As。称0.5g试样置于烧杯中,加抗坏血酸0.5g,加近沸的HCl(1+1)40mL,在沸水浴上加热10min,过滤,用1%HCl洗涤,残渣返回原烧杯,加入王水20mL,加热至试样溶解完全,同上述测定As。

图4.26 云南水泄铜矿9线Cu偏提取地球化学剖面图

1—第四系;2—上侏罗统麦初若组细砂岩砂质泥岩夹泥灰岩;3—断层;4—铜矿体;5—采样点及编号

对0线和15线土壤样进行了As的偏提取分析,结果列于表4.121。As偏提取的地球化学剖面图见图4.27和图4.28。从两图可见,As的多相重合的峰位与矿体对应得很好。

表4.121 王河金矿0线15线土壤样As偏提取分析结果(w(As)/10-6

表4.122 王河金矿0线15线土壤样Au价态分析结果(w(Au)/10-9

图4.27 王河0线As偏提取地球化学剖面图

1—第四系黄土残坡积物;2—

暗灰绿色粉砂质斑点板岩夹变石英砂岩层;3—金矿化体;4—钻孔及编号;5—采样点及编号

(四)几点结论

(1)研究了偏提取分析方法和对象之间的关系,拟订了偏提取分析方法的选定程序。从探讨隐伏矿的成晕机制入手,选择对深部矿床(体)进行定位预测最有效的相态,继而分析该相态化学特征,从现有的(有明确相态概念的)物相分析、价态分析方法中,移植建立新的偏提取分析法。必要时应对分相清晰度进行检验。

图4.28 王河l5线As偏提取地球化学剖面图

1—第四系黄十残坡积物;2—

暗灰绿色粉砂质斑点板岩夹变石英砂者层;3—金矿化体;4—钻孔及编号;5—采样点及编号

(2)对提高偏提取分析的分相清晰度,关键在于确定隐伏矿定位预测中最有效相态和测定该相态的选择性溶剂和建立选择性的浸取条件。

(3)应用偏提取方法评价隐伏Cu矿体,各偏提取相多峰重合是判断深部有Cu矿体的特征标志。应用Au 的价态分析和 As 的偏提取分析评价隐伏金矿体,活动态 Au+和Au3+峰位重合是判别深部有金矿体存在的特征标志,这时As的各偏提取相多峰重合可用来验证。

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