秦岭地区铅锌矿岩心中铅（Pb）和锌（Zn）元素定量分析

引言

铅锌应用广泛，几乎涵盖所有工业。我国对铅锌矿的开采、冶炼和利用有悠久的历史。早在商周时期，青铜器的铸造已经开始用铅，铅戈的铅含量更是在99%以上。明朝宋应星在《开工天物》中提到了当时开采的三种铅锌矿物，一种是“银矿铅”，系指与辉银矿等共生的方铅矿；另一种是“铜山铅”，系指含方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等的多金属矿；还一种是“草节铅”，可能是指结晶粗大的方铅矿。其中也提到使用炉甘石作为原料，用坩埚冶炼锌的方法，但锌的冶炼，记录上最早可追溯到公元10世纪的五代时期，古时称锌为“倭铅”。可以说我国是最早发明铅锌冶炼的国家。

不仅在冶炼方面，在春秋时期的《管子·地数》就已经记载了铅锌矿的产出分带性，“上有陵石者，下有铅锡赤铜”、“上有铅者，其下有银”。当代许多铅锌矿床的勘查有不少的矿区都是通过古矿硐和冶炼炉渣遗址等发现的。

随着工业发展，我国早已是铅锌生产的第一大国。铅锌在电气、机械、军事、冶金、轻工和医药等工业制造领域广泛应用，需求甚广，与日俱增，导致铅锌矿的开采业竞争激烈，铅锌矿相关选矿技术的研究和开发显得尤为重要。同时选矿作为矿产资源开发利用过程中的重要环节，具有高能耗、高物耗、高污染的特点，“简短、高效”原则成为选矿工艺流程改进的关键方向。因此不断地提高铅锌矿的选矿工艺技术，才能保证铅锌矿的质量和产量。基于此，结合生产现场实际情况，开发一些新兴的智能化的选矿监测设备，对降低生产能耗，提高选矿技术指标都会有极大的帮助。

激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，由于它有能在线、实时检测的特点，已经成熟应用在国外一些矿山采矿矿选现场，国内矿冶行业也开始关注这项技术。为此，我们收集了一些秦岭地区铅锌矿的样本，利用实验室现有的LIBS设备，对其中所含Pb和Zn进行定量分析。

图1、秦岭地区铅锌矿样本

结果展示

实验室的LIBS系统，包含了一台Nd：YAG激光器，定制光路系统，以及采用中阶梯光谱仪Aryelle 200（LTB Lasertechnik Berlin，Germany)进行光谱接收和解析。下图展示了其中样本的典型LIBS光谱，并列举出了铅锌两种元素的特征谱线：

图2、铅锌矿样本LIBS光谱以及铅和锌元素的特征谱线波长

分别选取其中PbⅠ368.346nm处特征谱线（图3所示）和ZnⅠ472.22nm处特征谱线（图4所示）绘制两种元素的标准曲线。利用标准曲线模型对青海多金属矿标准样本中元素含量进行了预测，给出预测精度：

图3、铅锌矿中Pb元素标准曲线，以及其含量预测结果

图4、铅锌矿中Zn元素标准曲线，以及其含量预测结果

结果表明，通过对矿石样本的分析，LIBS技术光谱数据能够很好的与矿石中元素含量相关，这为矿选过程提供了良好的参考。结合该技术的简单、快速、经济等特点，在采矿初期，将矿石按品位划分处理，在浮选过程中实时监测元素含量，控制试剂的添加，能够提高生产效率的同时，既有利于环境保护，又减少能耗、物耗，节约成本。激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种经济可行的工业在线、实时、原位分析监测技术。

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