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战略性关键金属矿产标准物质现状和需求分析

孙慧中, 安子怡, 许春雪, 陈宗定

孙慧中,安子怡,许春雪,等. 战略性关键金属矿产标准物质现状和需求分析[J]. 岩矿测试,2024,43(2):375−396. DOI: 10.15898/j.ykcs.202308030121
引用本文: 孙慧中,安子怡,许春雪,等. 战略性关键金属矿产标准物质现状和需求分析[J]. 岩矿测试,2024,43(2):375−396. DOI: 10.15898/j.ykcs.202308030121
SUN Huizhong,AN Ziyi,XU Chunxue,et al. The Current Status and Development Demand Analysis of Certified Reference Materials for Strategic Critical Metal Minerals[J]. Rock and Mineral Analysis,2024,43(2):375−396. DOI: 10.15898/j.ykcs.202308030121
Citation: SUN Huizhong,AN Ziyi,XU Chunxue,et al. The Current Status and Development Demand Analysis of Certified Reference Materials for Strategic Critical Metal Minerals[J]. Rock and Mineral Analysis,2024,43(2):375−396. DOI: 10.15898/j.ykcs.202308030121

战略性关键金属矿产标准物质现状和需求分析

基金项目: 国家重点研发计划项目(2021YFC2903000)“战略性矿产岩矿分析测试技术和标准体系”;中国地质科学院基本科研业务费项目(CSJ-2021-01)
详细信息
    作者简介:

    孙慧中,博士,高级工程师,主要从事地质实验测试标准化研究。E-mail:sunhz123@126.com

    通讯作者:

    安子怡,硕士,副研究员,主要从事岩矿分析技术和标准化研究。E-mail:anziyi@mail.cgs.gov.cn

  • 中图分类号: P618.3;P618.4;P618.6;P618.7

The Current Status and Development Demand Analysis of Certified Reference Materials for Strategic Critical Metal Minerals

  • 摘要:

    为保障战略性金属矿产样品分析结果的准确可靠,需要相应的标准物质进行量值传递。中国现有战略性金属矿产标准物质300余种,覆盖了黑色金属、有色金属、贵金属和稀有稀土稀散(三稀)金属等多数矿种和矿床类型,在保障国内矿产资源研究和勘查开发等方面发挥了重要作用。然而,随着找矿突破行动的持续推进,现有战略性金属矿产标准物质体系已无法匹配矿产资源勘查研究和分析方法发展的需求。本文系统梳理了国内外战略性关键金属矿产标准物质体系,分析了中国现阶段已研制标准物质的局限性:①钨、锡、钴等有色金属矿产标准物质的品位级别量值系列不完整;②三稀金属矿产标准物质的研制基础相对薄弱,种类和数量尚无法满足三稀金属矿产资源开发和综合利用的需求;③形态、微区原位和野外现场分析等标准物质研制的理论基础相对薄弱。结合当前战略性金属矿产标准物质存在的不足,本文提出后续标准物质的研制应匹配战略性矿产资源全产业链条中分析测试的需求,同时开展同位素、微区原位和野外现场分析标准物质加工制备及定值关键技术攻关,为战略性矿产资源勘查、采选冶炼和分析技术发展提供质量保证和技术依据。

  • 标准物质是具有足够均匀和稳定的特定特性的物质,其特性适用于测量或标称特性检查中的预期用途1。经初步统计,目前世界范围内已研制的战略性金属矿产标准物质超过2000种,涵盖了黑色金属、有色金属、贵金属、稀有稀土稀散(三稀)金属等多类矿种,被广泛应用于战略性矿产特性量实验测试方法与测量能力验证评价、测量系统校准、测量结果的质量控制等过程2。中国研制的战略性金属矿产标准物质超过300种,在保障国内矿产资源研究和勘查开发等方面发挥了重要作用。

    近年来,全球矿产资源供需结构不断调整,全球主要国家和地区在调整关键矿产战略和调整矿业政策的同时,也在加大本土矿产资源勘查力度3-5。《全球矿业发展报告2023》统计了2022年全球固体矿产勘查投入约130.4亿美元,同比增长16%;中国地质勘查投资1010.22亿元,同比增长3.8%。随着新一轮找矿突破战略行动的全面启动,战略性矿产标准物质的需求大幅提升,重要矿种标准物质缺失或供应不足的问题开始显现。本文系统梳理了国外权威机构和中国研制的战略性金属矿产标准物质,分析了现阶段战略性矿产标准物质存在的问题及可能的制约因素,结合新一轮找矿突破行动中勘查和分析技术研究的需求,提出了后续战略性矿产标准物质的研制工作思路。

    二十世纪初,美国、英国、德国等发达国家开始标准物质的研制工作,目前美国、加拿大、英国、德国、巴西和南非等矿产品进出口大国的计量院、科研院所和商业机构均有战略性矿产有证标准物质的研制和市场化供应(表1)。

    表  1  国外战略性金属矿产标准物质研制概况
    Table  1.  General information for international critical metal ore CRMs
    战略性金属矿产
    Critical metal ore
    研制机构
    Producer
    标准物质编号
    CRM No.
    特征量
    Property
    标准值
    Certified value
    战略性金属矿产
    Critical metal ore
    研制机构
    Producer
    标准物质编号
    CRM No.
    特征量
    Property
    标准值
    Certified value
    铁矿
    Iron ore
    BAMD630-1TFe65.63%铜矿
    Copper ore
    LGC-IAAMIS0088
    等40余种
    Cu0.0405~27.38%
    D631-161.09铝土矿
    Bauxite
    BAS394/1Al2O388.88%
    D680-159.9839552.40
    铁矿
    Iron ore
    BAS301/1TFe23.85%铝土矿
    Bauxite
    CETEMBXPA-2Al2O355.45%
    377/654.78BXPA-457.26
    51766.30BXSP-150.05
    铁矿
    Iron ore
    CCRMPIOC-1TFe65.66%BXMG-250.39
    TPO-134.85BXMG-450.44
    铁矿
    Iron ore
    DLSX11-14TFe65.55%BXMG-550.53
    SX11-1563.17BXMG-646.82
    SX11-1664.69BXGO-160.72
    SX11-1864.72BXGO-260.34
    SX11-2364.80BXBA-356.46
    SX11-3564.69BXBA-449.75
    SX11-3665.74铝土矿
    Bauxite
    IPT131Al2O354.10%
    SX11-3766.15铝土矿
    Bauxite
    NISTSRM69bAl2O348.80%
    SX56-3255.03SRM60040.00
    SX56-3559.22SRM69654.50
    铁矿
    Iron ore
    IRSIDECRM601-1Fe36.76%SRM69745.80
    ECRM 603-153.65SRM69848.20
    ECRM604-165.69镍矿
    Nickel ore
    CCRMPRTS-5Ni0.102%
    ECRM606-159.66SU-1b1.953
    ECRM607-130.89镍矿
    Nickel ore
    LGC-IAAMIS0315Ni0.44%
    ECRM611-162.22AMIS03160.59
    ECRM612-142.43AMIS03170.26
    ECRM677-151.54AMIS03180.17
    ECRM685-191.10AMIS03190.18
    ECRM691-164.39AMIS03200.47
    铁矿
    Iron ore
    JKECRM 688-1Fe61.38%AMIS03210.26
    ECRM689-157.05AMIS03220.22
    JK 2865.86AMIS03230.19
    JK 29A71.36AMIS03245.60
    JK 42A70.66AMIS03290.22
    铁矿
    Iron ore
    NISTSRM690TFe66.87%AMIS03314.685
    SRM69184.73AMIS03842.16
    SRM69259.61AMIS03851.77
    SRM69365.08AMIS06370.15
    铁矿
    Iron ore
    LGC-IAAMIS0361Fe51.334%多金属钴矿
    Nickel-copper-cobalt ore
    CCRMPSU-1bCo0.067%
    铁矿
    Iron ore
    LGC-IAAMIS0362Fe54.894%多金属钴矿
    Cobalt ore
    LGC-IAAMIS0120
    等30余种
    Co0.0020~0.48%
    AMIS036357.050钨矿
    Tungsten ore
    CCRMPBH-1W0.422%
    AMIS036458.815CT-11.04
    AMIS037154.860MP-2a0.338
    AMIS037255.832TLG-10.083
    AMIS037356.516钨钼矿
    Molybdenum-
    tungsten ore
    BGSIGS27W0.036%
    AMIS056846.63钨矿
    Tungsten concentrate
    and scheelite
    NISTSRM277WO367.50%
    AMIS059759.66SRM243070.30
    AMIS059851.75多金属钼矿
    Molydenum ore
    CCRMPHV-2aMo0.013%
    AMIS059963.64MP-2a0.159
    铁矿
    Iron ore
    MINTEKSARM12TFe66.63%钨钼矿
    Molybdenum-
    tungsten ore
    BGSIGS 27Mo0.276%
    SARM13262.20钼矿
    Molybdenum oxide
    concentrate
    NISTSRM423Mo58.61%
    SARM14566.42多金属锡矿
    Zinc-tin-copper-
    lead ore
    CCRMPMP-1bSn1.61%
    SARM14752.67锡矿
    Tin ore
    LGC-IAAMIS0019Sn1.09%
    锰矿
    Manganese ore
    BAMD633-1Mn47.85%AMIS00200.70
    锰矿
    Manganese ore
    BAS176/3Mn27.69%AMIS00210.27
    176/429.13AMIS06290.17
    锰矿
    Pyrolusite
    BGSIGS 29MnO293.38%AMIS06310.34
    锰矿
    Manganese ore
    NISTSRM25dMn51.78%锑矿
    Antimony ore
    CCRMPCD-1Sb3.57%
    锰矿
    Manganese Ore
    LGC-IAAMIS0104Mn35.49%含铂族元素矿
    PGM material
    CCRMPPTA-1
    AMIS040243.97PTC-1b
    AMIS040346.82WPR-1a
    AMIS040446.04TDB-1
    AMIS040632.27UMT-1
    AMIS040735.72含铂族元素矿
    PGM ore
    LGC-IAAMIS0426
    等20余种
    锰矿
    Manganese ore
    MINTEKSARM16Mn49.17%含铂族元素矿
    PGM ore
    and concentrate
    MINTEKSARM107
    SARM1738.81SARM186
    锰矿
    Manganese ore
    MINTEKSARM149Mn38.00%金矿
    Gold ore
    NISTSRM 886Au8.25g/t
    铬矿
    Chrome ore
    BAS308/1Cr2O344.91%金矿
    Gold ore
    CCRMPCH-4Au0.88g/t
    铬矿
    Chrome ore
    LGC-IAAMIS0387Cr2O328.40%DS-132.59
    AMIS038839.81GTS-2a0.272
    AMIS03895.68MA-1b17
    AMIS039045.76MA-2c3.02
    AMIS039115.03MA-3a0.25
    AMIS039312.19RTS-50.408
    AMIS055644.20金矿
    Gold ore
    LGC-IAAMIS0279
    等50余种
    Au0.026~69.39g/t
    AMIS055744.10金矿
    Gold ore
    MINTEKSARM 56Au2.69g/t
    AMIS059146.74锂矿
    Lithium ore
    NISTSRM 182Li2O4.34%
    AMIS059214.65SRM 1834.12
    AMIS066442.79锂矿
    Lithium ore
    LGC-IAAMIS0355Li0.72%
    AMIS066541.50AMIS05240.73
    铬矿
    Chrome ore
    MINTEKSARM131Cr2O341.83%AMIS05650.54
    SARM14646.91AMIS06032.69
    钛矿
    Rutile
    BGSIGS 32Ti57.19%AMIS06562.94
    钛矿
    Rutile
    NISTSRM670TiO296.16%AMIS06632.72
    钛铁矿
    钛矿
    Ilmenite and rutile
    LGC-IATiO2%AMIS06820.841
    AMIS060155.77AMIS06830.202
    AMIS060290.62AMIS06840.459
    AMIS061642.82AMIS08512.73
    AMIS061785.51铌矿
    Niobium ore
    CCRMPOKA-1Nb0.37%
    AMIS069743.25REE-10.405
    AMIS069895.23铌坦矿
    Tantalum niobium
    bearing ore
    LGC-IAAMIS0449Ta163mg/kg
    AMIS070048.84铌坦矿
    Tantalum niobium
    bearing ore
    LGC-IAAMIS0449Nb1103mg/kg
    钛矿
    Rutile
    MINTEKSARM 166TiO293.90%坦矿
    Tantalum ore
    CCRMPTAN-1Ta0.236%
    钒钛磁铁矿
    Vanadium bearing
    titaniferous magnetite
    LGC-IAAMIS0346V0.27%锆+稀土矿
    Ore with rare earth
    elements and zirconium
    CCRMPREE-3Zr1.866%
    钒钛磁铁矿
    Vanadium bearing
    titaniferous magnetite
    LGC-IAAMIS0347V0.70%锆矿
    Zircon
    BGSIGS 35Zr48.96%
    AMIS03680.84锆矿
    Zircon
    BGSIGS 35Hf1.20%
    AMIS05010.97锆矿
    Zircon
    LGC-IAAMIS0699ZrO264.43%
    AMIS05670.38锆矿
    Zircon
    LGC-IAAMIS0699HfO21.30%
    铜矿
    Copper concentrate
    BAS514Cu25.24%锆矿
    Zirconium concentrate
    MINTEKSARM13ZrO264.01%
    铜矿
    Copper ore
    CCRMPCCU-1eCu23.07%锆矿
    Zirconium concentrate
    MINTEKSARM13HfO21.29%
    HV-2a0.3808稀土矿
    Rare earth elements
    CCRMPREE-1
    MP-1b3.069REE-2
    RTS-50.0647REE-3
    SU-1b1.185WPR-1a
    铜矿
    Copper sulfide ore
    and concentrate
    CETEMCBPA-1Cu0.978%稀土矿
    Rare earth elements
    LGC-IAAMIS0275
    CBPA-227.93AMIS0276
    铜矿
    Copper ore mill tails
    NISTSRM 330aCu0.845%AMIS0304
    SRM 331a0.0789AMIS0356
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    美国国家标准与技术研究院(NIST)研制的有证标准物质数量超过1700种(分为工程材料、物理性质和化学组成三大类),其中战略性矿产标准物质涉及铁矿、锰矿、钛矿、铜矿、铝土矿、钨矿、钼矿、金矿和锂矿等。

    加拿大矿物和能源技术中心的标准物质项目(CCRMP)可提供超过70种矿产、冶金及地球科学等领域的标准物质,其中涉及战略性金属矿产标准物质的矿种包括:铁矿、铜矿、镍矿、钨矿、锑矿、钴矿等有色金属矿,金矿和铂族元素,以及铌坦矿、锆矿和稀土矿等。

    巴西是铝土矿的主要生产国。巴西科技创新与通信部矿物技术中心(CETEM)与圣保罗技术研究院(IPT)已研制10余种铝土矿有证标准物质(Al2O3含量范围46.82%~60.72%),以满足采矿和冶金等相关分析实验室的需求。

    自20世纪60年代起,德国联邦材料研究与测试研究所(BAM)、英国分析样品局(BAS)、德国迪林格钢铁公司(DL)、法国钢铁研究院(IRSID)和北欧瑞典钢铁协会(JK)等机构研制了30余种铁矿石战略性矿产标准物质(全铁含量范围23.85%~91.10%)。此外,英国地质调查局(BGS)先后于1968年和1972年开展了两个批次(共39种)矿石标准物质研制工作,但目前仅钨钼矿、软锰矿、金红石和锆石等标准物质仍在供应。

    南非矿业技术研究所(MINTEK)自1974年开始了有证标准物质的研制工作,现有铁矿、锰矿、铬矿、钛矿等多种黑色金属标准物质,以及金矿、铂族金属矿石等贵金属标准物质。

    南非工业分析有限公司(IA)成立于1988年,已发展为非洲最大的有证标准物质供应商。该公司被英国政府化学家实验室(LGC)收购后推出AMIS系列矿石标准物质,目前可供应铁矿、铬矿、锰矿、钛矿、矾矿、铜矿、镍矿、锡矿、金矿、铂族元素、稀土矿、锂矿等200余种战略性金属矿产标准物质。

    中国有证标准物质按照《标准物质管理办法》的定级条件划分为一级标准物质和二级标准物质,新研制的标准物质需经定级鉴定,并经评审取得标准物质证书。依据国家标准物质资源共享平台收录的信息,中国现有战略性金属矿产标准物质314种,包括一级标准物质179种和二级标准物质135种。根据战略性金属矿产的目录和矿产资源分类,本文将中国战略性金属矿产一级标准物质分为:黑色金属(铁、锰、铬、钛、钒);有色金属(铜、铝、镍、钴、钨、锡、钼、锑);贵金属(金、铂族元素);稀有金属(铌、钽、铍、锂、锆、铪);稀土金属和稀散金属(锗、镓、铟、铼)四个大类进行总结梳理。这四类战略性矿产标准物质研制数量的变化趋势如图1所示。1984年至2021年间,战略性金属矿产一级标准物质研制数量平稳增加(平均每五年新增25种),二级标准物质在近十年间增长显著(每五年新增约60种)。近十年来,黑色金属矿石标准物质的研制数量最多,有色金属和贵金属矿石标准物质的研制数量次之,三稀金属矿石标准物质的研制数量最少。

    图  1  中国战略性金属矿产标准物质数量变化趋势
    Figure  1.  Variation trends of quantities of critical metal ore CRMs produced in China

    黑色金属矿石标准物质的矿石种类主要包括铁矿石、锰矿石、铬铁矿、钛铁矿、钛矿石、钒钛磁铁矿和石煤矾矿等6-10(表2),是战略性金属矿产标准物质中研制时间最早数量最多的一类(占比为39%)。矿石中成矿元素的含量范围:铁矿石(磁铁矿、菱铁矿、赤铁矿、烧结矿和球团矿等)中全铁(TFe)含量范围为12.97%~70.69%,覆盖铁矿石边界品位(20%~25%)、工业品位(25%~30%)和精矿品位(≥55%)11(图2);锰矿石中Mn含量范围为14.44%~48.93%,覆盖一级氧化锰矿(≥35%)、二级氧化锰矿(≥30%)和贫锰矿石(10%);铬铁矿中Cr2O3含量范围为17.59%~57.80%,覆盖铬矿石边界品位(25%)、工业品位(32%)和精矿品位(≥42%);钛矿石、钛铁矿和钒钛磁铁矿中TiO2含量范围为2.95%~48.10%,主要集中在工业品位(1.5%)和精矿品位(≥40%)之间;钒钛磁铁矿和石煤钒矿中V2O5含量为0.059%~3.99%,覆盖钒矿边界品位(0.50%)、工业品位(0.70%)、富矿品位(≥1%)。

    表  2  中国研制的黑色金属矿石标准物质
    Table  2.  Ferrous metal ore CRMs produced in China
    黑色金属
    Ferrous metal ore
    批准时间
    Approval date
    研制
    机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (%)
    不确定度
    Uncertainty
    (%)
    黑色金属
    Ferrous metal ore
    批准时间
    Approval date
    研制
    机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (%)
    不确定度
    Uncertainty
    (%)
    铁矿石
    ​​​​​​​Iron ore
    1988AGBW0721313TFe67.010.09锰矿石
    Manganese ore
    2011HGBW(E)07010011Mn34.670.11
    1989BGBW07218a12~15TFe64.880.10GBW(E)07010127.450.08
    GBW07219b52.200.082018IGBW(E)07018120Mn48.930.08
    GBW07220a65.580.10GBW(E)07018242.440.07
    GBW07221a64.290.102020LGBW(E)0702564总锰27.420.33
    GBW07222a43.660.09GBW(E)07025716.980.28
    GBW07223a61.730.10GBW(E)07025837.480.35
    1995CGBW072716TFe44.670.11GBW(E)07025926.200.31
    GBW0727252.960.09GBW(E)07026014.440.25
    GBW0727343.730.10铬铁矿
    Chromite
    1984MGBW0720125Cr2O349.440.06
    GBW0727448.760.12GBW0720248.970.06
    GBW0727526.900.142010DGBW0781818Cr2O317.590.20
    GBW0727635.850.13GBW0781934.440.15
    2010DGBW0782214TFe20.170.08GBW0782046.560.18
    GBW0782330.340.09GBW0782157.800.17
    GBW0782440.510.152015HGBW(E)07013215Cr2O327.550.09
    GBW0782549.500.11GBW(E)07013333.000.08
    GBW0782656.600.17GBW(E)07013446.740.08
    GBW0782761.460.13GBW(E)07013545.100.10
    GBW0782862.510.21GBW(E)07013636.500.11
    GBW0782964.490.08GBW(E)07013740.200.09
    GBW0783066.870.19钛铁矿
    Ilmenite
    2013LGBW0783846TiO28.960.08
    2013EGBW0784613TFe51.480.10钛铁矿
    钛矿石
    Ilmenite and rutile
    2013LGBW0783946TiO22.950.12
    GBW0784739.680.12GBW0784012.910.22
    GBW0784812.970.06GBW0784119.830.36
    GBW0784951.360.14GBW0784216.130.26
    GBW0785016.830.062021DGBW0789646~48TiO23.10.2
    GBW0785134.180.11GBW078976.30.3
    GBW0785219.430.07GBW0789816.70.4
    GBW0785325.150.10GBW0789948.10.9
    2011FGBW(E)07008210TFe56.250.112018EGBW(E)07017517TiO214.120.10
    GBW(E)07008350.920.09GBW(E)07017645.100.18
    GBW(E)07008465.970.12GBW(E)07017736.780.17
    GBW(E)07008563.930.12GBW(E)07017825.780.11
    GBW(E)07008662.010.12GBW(E)07017944.930.15
    铁矿石
    ​​​​​​​Iron ore
    2011FGBW(E)07008710TFe64.820.11钛铁矿
    钛矿石
    Ilmenite and rutile
    2020LGBW(E)07023911总TiO28.910.12
    GBW(E)07008864.810.12GBW(E)07024010.960.16
    GBW(E)07008968.550.11GBW(E)07024117.260.24
    GBW(E)07009069.050.11钒钛磁铁矿
    石煤钒矿
    Vanadium titanium
    magnetite andstone
    coal vanadium ore
    1989NGBW0722415V2O50.3130.005
    2011GGBW(E)07009112
    14
    TFe64.480.11GBW072250.2580.006
    GBW(E)07009258.840.10GBW072260.5720.009
    2012HGBW(E)01034314~15TFe46.930.08GBW072270.0590.003
    GBW(E)01034466.520.091989NGBW0722415TiO210.630.08
    GBW(E)01034562.630.12GBW072259.720.05
    GBW(E)01034650.940.10GBW07226a12.660.10
    GBW(E)01034756.230.11GBW0722710.740.10
    GBW(E)01034864.420.112018JGBW0787516V2O50.620.03
    GBW(E)01034965.710.11GBW078760.860.03
    GBW(E)01035068.290.05GBW078771.550.03
    2018IGBW(E)07018714TFe70.690.14GBW078783.990.08
    GBW(E)07018869.470.092015HGBW(E)07012616V2O50.560.02
    GBW(E)07018967.550.12GBW(E)0701270.2510.002
    GBW(E)07019066.670.08GBW(E)0701280.3680.005
    锰矿石
    Manganese ore
    1993CGBW0726117Mn45.390.07GBW(E)0701290.6230.004
    GBW0726236.990.07GBW(E)0701300.8340.004
    GBW0726332.540.06GBW(E)0701310.7150.005
    GBW0726425.000.042015HGBW(E)07012616TiO214.480.06
    GBW0726522.540.07GBW(E)0701279.630.06
    GBW0726615.740.06GBW(E)07012811.710.06
    2021JGBW0713923Mn21.630.25GBW(E)07012913.920.06
    GBW0714041.550.25GBW(E)07013012.240.04
    2011KGBW(E)07009320Mn18.360.05GBW(E)07013110.320.05
    GBW(E)07009422.310.052018IGBW(E)07019114V2O50.5900.007
    GBW(E)07009526.530.07GBW(E)0701920.5530.006
    GBW(E)07009629.480.05GBW(E)0701930.5390.007
    GBW(E)07009735.540.052018IGBW(E)07019114TiO213.540.07
    2011HGBW(E)07009811Mn18.220.07GBW(E)07019212.800.07
    GBW(E)07009922.930.07GBW(E)07019312.240.07
    注:带下划线的数据代表标准偏差。研制机构代码A—鞍山钢铁集团公司;B—武汉钢铁(集团)公司;C—中南冶金地质研究所;D—中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所;E—山东省冶金科学研究院有限公司(原山东省冶金科学研究院);F—济南泉东标准物质研究所;G—武汉维斯科冶标科技有限公司 ;H—济南众标科技有限公司;I—钢研纳克检测技术股份有限公司;J—湖南省地质测试研究院;K—钢铁研究总院分析测试研究所;L—山东省地质科学研究院(原山东省地质科学实验研究院);M—中国地质调查局西安地质调查中心(原地质矿产部西安地质矿产研究所);N—攀枝花钢铁研究院。
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    图  2  中国战略性矿产标准物质成矿元素量值
    Figure  2.  Values of metallogenetic elements in critical metal ore CRMs produced in China

    黑色金属矿产种类繁多,其中成矿元素的赋存价态或形态也是影响矿床经济价值评估和储量计算的重要因素12。中国现有6种铁矿石(GBW07271~GBW07276)、5种锰矿石[GBW(E)070256~GBW(E)070260]和3种钛矿石[GBW(E)070239~GBW(E)070241]物相分析标准物质,可用于分析相关黑色金属矿石中Fe、Mn和Ti元素的存在形式,对矿产资源的地质勘查和综合利用均具有重要意义。

    标准物质定值指标的选取应综合考虑矿产资源的勘查、开发、选冶与科研的需求。黑色金属矿石成分分析标准物质的定值指标主要包括:成矿元素,造岩元素(SiO2、Al2O3、CaO、K2O、MgO、Na2O等)和有害元素(S、P等),以及少量可综合利用的伴生元素(Cu、Co、Ni、Zn等)。黑色金属一级和二级标准物质的定值指标数见图3。其中,铁矿石的定值指标10~15项;锰矿石的定值指标11~23项;铬铁矿的定值指标15~25项,其中2种铬铁矿标准物质(GBW07201和GBW07202)的定值指标中加入了铂族元素;钒钛磁铁矿和石煤钒矿的定值指标14~16项;钛铁矿和钛矿石一级标准物质的定值指标为46~48项(增加了三稀金属元素),二级标准物质的定值指标为11~17项。

    图  3  战略性金属矿产标准物质定值指标数
    Figure  3.  The number of property values of critical metal ore CRMs

    有色金属矿石标准物质的矿石种类包括铜矿石、铝土矿、镍矿石、钨矿石、锡矿石、钼矿石、锑矿石和多金属矿等13-17(表3),成矿元素含量范围:Cu为0.0162%~31.05%,Al2O3为42.97%~90.36%,Ni为0.053%~9.01%,Co为0.069%和0.140%,W为0.015%~7.96%,Sn为0.056%~62.49%,Mo为0.066%~54.29%,Sb为1.10%~39.70%。其中,铜矿石、铝土矿、镍矿石中成矿元素的含量覆盖边界品位(Cu 0.2%,Al2O3 40%,Ni 0.2%~0.3%)、最低工业品位(Cu 0.4%,Al2O3 55%,Ni 0.3%~0.6%)和精矿品位[Cu ≥13%,Al2O3 ≥75%(特级),Ni ≥5%];钼矿石和锑矿石成矿元素的含量范围可覆盖工业品位(Mo 0.06%~0.08%,Sb 1.0%~1.5%)和精矿品位(Mo ≥47%,Sb ≥20%);钨矿石和锡矿石由于已研制标准物质的数量较少,缺少相应的工业指标品位含量的标准物质;钴矿石由于很少形成独立矿床,绝大部分以伴生组分存在于其他矿床中,缺少高含量和精矿品位的标准物质。

    表  3  中国研制的有色金属矿石标准物质
    Table  3.  Non-ferrous metal ore CRMs produced in China
    有色金属
    Non-ferrous
    metal ore
    批准时间
    Approval date
    研制机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (%)
    不确定度
    Uncertainty
    (%)
    有色金属
    Non-ferrous
    metal ore
    批准时间
    Approval date
    研制机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (%)
    不确定度
    Uncertainty
    (%)
    铜矿石
    Copper ore
    1991OGBW0723348
    51
    Cu1.150.04镍矿石
    Nickel ore
    2013EGBW0784613Ni0.720.01
    GBW072340.190.01GBW078471.300.02
    1996OGBW0728617Cu0.220.01GBW078482.000.02
    2004DGBW0716226~27Cu0.2640.008GBW078490.940.01
    GBW071631.050.03GBW078501.740.02
    GBW071642.800.09GBW078511.500.02
    2004DGBW0716623Cu24.20.2GBW078521.070.02
    2004PGBW0716920Cu5.490.18GBW078531.410.01
    GBW0717012.590.352015OGBW0736850Ni5.300.19
    2007QGBW071948Cu3.580.062013HGBW(E)07010814~16Ni5.710.03
    GBW071953.010.06GBW(E)0701091.170.02
    GBW071963.250.06GBW(E)0701100.8920.004
    GBW071970.620.02GBW(E)0701111.700.02
    GBW071980.110.01GBW(E)0701121.860.02
    2015OGBW0736750Cu3.400.07GBW(E)0701131.970.03
    GBW073681.250.05GBW(E)0701142.180.02
    GBW073700.2290.011GBW(E)0701153.980.02
    GBW073710.01620.0011GBW(E)0701161.300.02
    2021RGBW0789457Cu1.730.032018IGBW(E)07018016Ni1.740.03
    GBW0789520.610.20多金属钴矿
    Cobalt ore
    1996OGBW0728344Co0.0690.005
    2003QGBW(E)0700738~9Cu0.290.012015OGBW0736850Co0.1400.007
    GBW(E)0700740.900.01钨矿石
    Tungsten ore
    1991OGBW0724052W0.0150.003
    GBW(E)0700753.840.02GBW072410.220.02
    GBW(E)0700768.530.041996OGBW0728420W3.660.06
    2018EGBW(E)07019422Cu22.500.172015OGBW0736951W7.960.32
    GBW(E)07019531.050.24锡矿石
    Tin ore
    1990TGBW072319
    11
    Sn45.800.005
    GBW(E)0701969.880.14GBW0723262.490.06
    GBW(E)07019716.920.111996OGBW0728146
    19
    Sn4.470.10
    GBW(E)07019820.120.15GBW072821.270.01
    GBW(E)07019924.400.142015OGBW0736951
    50
    Sn0.0560.008
    2019HGBW(E)07020718Cu26.340.15GBW073709.560.40
    GBW(E)07020824.350.15钼矿石
    Molybdenum ore
    1991OGBW0723850Mo1.510.03
    GBW(E)07020927.620.16GBW072390.110.01
    GBW(E)07021018.040.081996OGBW0728521Mo5.170.11
    铝土矿
    Bauxite
    2004RGBW0717720~22Al2O371.060.15钼矿石
    Molybdenum ore
    2009ZGBW071998Mo40.830.11
    GBW0717854.940.322012DGBW0714126~27Mo0.0660.003
    GBW0717963.170.25GBW071420.150.01
    GBW0718042.970.19GBW071430.540.02
    GBW0718190.360.16GBW0714450.080.14
    GBW0718275.13*75.05~75.50 * *2015OGBW0737351Mo9.090.28
    1995SGBW(E)07003622Al2O369.740.241994SGBW(E)0700247Mo0.6150.033
    2017HGBW(E)07016918~19Al2O344.500.151995SGBW(E)07003411Mo47.230.41
    GBW(E)07017043.380.162019HGBW(E)07021122~25Mo0.240.02
    GBW(E)07017145.750.16GBW(E)07021245.340.13
    镍矿石
    Nickel ore
    1996OGBW0728344Ni4.330.18GBW(E)07021354.290.21
    2007QGBW071948Ni1.780.10GBW(E)0702142.040.03
    GBW071951.760.09GBW(E)0702155.670.04
    镍矿石
    Nickel ore
    2007QGBW071968Ni1.760.08锑矿石
    Antimony ore
    1996OGBW0727943
    16
    Sb6.260.18
    GBW071970.0530.010GBW072801.810.09
    GBW071980.220.022004PGBW0717415~18Sb1.100.11
    2012DGBW0714523Ni0.110.01GBW0717518.970.26
    GBW071460.330.02GBW0717639.700.49
    GBW071471.020.042015OGBW0737450Sb8.550.36
    GBW071485.930.102017OGBW(E)0701684Sb3.970.11
    GBW071499.010.13
    注:带下划线的数据代表标准偏差。“*”代表中位值,“**”代表置信限。研制机构代码D—中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所;E—山东省冶金科学研究院有限公司(原山东省冶金科学研究院);H—济南众标科技有限公司;I—钢研纳克检测技术股份有限公司;O—湖北省地质实验测试中心(国土资源部武汉矿产资源监督检测中心)(原武汉综合岩矿测试中心、湖北省地质实验研究所);P—西藏自治区地质矿产勘查开发局中心实验室;Q—陕西省地质矿产实验研究所有限公司(原陕西省地质矿产实验研究所);R—国家地质实验测试中心;S—河南省岩石矿物测试中心;T—云南锡业集团有限责任公司研究设计院;Z—锦州沈宏实业集团有限公司。
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    有色金属矿石一级标准物质的定值指标8~57项(中位数为23项),二级标准物质的定值指标4~25项(中位数为18项)。定值指标主要包括成矿元素、造岩元素、有害元素和部分可综合利用的元素等。

    金矿石一级和二级标准物质中Au的含量范围分别为0.71~92g/t和0.35~448.5g/t(表4),覆盖金矿石的边界品位(1.0g/t)、最低工业品位(1.5~3.0g/t)和一级金精矿(≥100g/t)。除5种金矿石成分标准物质的定值指标32~34项外,其他成分分析标准物质的定值指标1~8项18-22(超过70%标准物质的定值指标仅1项或2项)。含金矿体的工业价值不仅受矿石中金含量的影响,也与矿石中金的赋存状态密切相关。中国现有5种金矿石化学物相分析标准物质(GBW07189~GBW07193),金矿类型覆盖了矽卡岩型、微细浸染型、铁帽型、蚀变岩型和石英脉型金矿等5种金矿类型,定值指标6项,包括:游离自然金(FAu)、连生体金(LAu)、硫化物中金(SAu)、其他矿物中金(AAu)和总金(TAu)。

    表  4  中国研制的金矿石标准物质
    Table  4.  Gold ore CRMs produced in China
    批准时间
    Approval date
    研制机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (g/t)
    不确定度
    Uncertainty
    (g/t)

    批准时间
    Approval date
    研制机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (g/t)
    不确定度
    Uncertainty
    (g/t)
    2000DGBW07297a1Au18.30.42013HGBW(E)0701172Au1.70.1
    GBW07298a31.90.5GBW(E)0701182.50.1
    GBW07299a51.80.8GBW(E)0701191.80.1
    GBW07300a5.720.22GBW(E)07012063.40.9
    2005CGBW071895TAu3.980.05GBW(E)0701215.00.3
    GBW071909.000.17GBW(E)07012211.00.3
    GBW0719110.70.2GBW(E)07012320.00.7
    GBW0719215.10.12015XGBW(E)0701381Au2.600.19
    GBW0719326.50.2GBW(E)0701394.910.23
    2008UGBW07801b2Au42.80.5GBW(E)07014013.30.6
    GBW07802b31.80.7GBW(E)07014125.40.7
    GBW07803a18.60.4GBW(E)07014244.80.9
    GBW07804a2.50.2GBW(E)07014387.81.4
    2008DGBW07807a1Au1.100.042020LGBW(E)07023634Au17.10.8
    GBW07808b3.20.2GBW(E)0702375.40.4
    GBW07809b10.40.2GBW(E)0702380.500.05
    GBW078109232020EGBW(E)0702612Au11.50.6
    2016VGBW078542Au0.710.03GBW(E)0702621.20.2
    GBW078550.760.03GBW(E)07026348.81.1
    GBW078564.340.10GBW(E)07026426.60.8
    GBW078576.300.18GBW(E)0702653.60.3
    2017WGBW0785832Au19.60.4GBW(E)07026613.80.6
    GBW0785932.10.7GBW(E)0702670.630.10
    1991DGBW(E)0700131Au1.090.04GBW(E)0702681044
    GBW(E)0700143.140.08GBW(E)07026972.31.6
    GBW(E)07001510.00.22020XGBW(E)0702701Au0.350.09
    1994SGBW(E)0700281Au8.920.37GBW(E)0702711.220.15
    GBW(E)0700295.550.35GBW(E)070272138.71.9
    2003QGBW(E)0700672~6Au0.640.03GBW(E)070273448.52.4
    GBW(E)0700684.300.06
    GBW(E)07006920.00.3
    注:带下划线的数据代表标准偏差。研制机构代码C—中南冶金地质研究所;D—中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所;E—山东省冶金科学研究院有限公司(原山东省冶金科学研究院);H—济南众标科技有限公司;L—山东省地质科学研究院(原山东省地质科学实验研究院);Q—陕西省地质矿产实验研究所有限公司(原陕西省地质矿产实验研究所);S—河南省岩石矿物测试中心;U—招远市检验检测中心;V—中国地质调查局地球物理调查中心(原中国人民武装警察部队黄金地质研究所);W—黑龙江省地质矿产实验测试研究中心(原黑龙江省地质矿产测试应用研究所);X—长春黄金研究院测试中心。
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    铂族元素地球化学标准物质共19种,定值指标6~59项。标准物质基体包括土壤、水系沉积物、基性岩、超基性岩、铬铁矿和铂族元素矿石等23-24(表5),其中铂族元素含量范围为:0.26~10610μg/kg(Pt)、0.26~1680μg/kg(Pd)、0.050~569μg/kg(Os)、0.43~527μg/kg(Ru)、0.032~333μg/kg(Ir)和0.017~22μg/kg(Rh),铂族元素的含量梯度达到4~5个数量级。

    表  5  中国研制的铂族元素标准物质
    Table  5.  CRMs for platinum group elements produced in China
    批准时间
    Approval date
    研制
    机构
    Producer
    标准物质名称(编号)
    Name of the national certified reference material (Code)
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (μg/kg)
    1984 M
    超基性岩成分分析标准物质
    Certified reference materials of ultrabasic rock
    (GBW07101和GBW07102)


    铬铁矿成分分析标准物质
    Certified reference materials of chromite
    (GBW07201和GBW07202)
    Pt 4/6/10/19
    Pd 5/2/7/2
    Os 6/6/175/569
    Ru 10/9/305/193
    Ir 3/3/90/333
    Rh 0.6/1.2/12/17
    1997 D
    铂族元素地球化学成分分析标准物质
    Certified reference materials of platinum group elements
    (GBW07288~GBW07294)
    Pt 0.26/1.6/6.4/58/20/440/14.7
    Pd 0.26/2.3/4.6/60/11.3/568/15.2
    Os 0.050/0.06/9.6/2.4/353/15.6/0.64
    Ru (0.05)/(0.10)/14.8/2.5/527/13/0.66
    Ir 0.032/0.05/4.3/4.7/136/28/1.2
    Rh 0.017/0.095/1.3/4.3/10/22/1.1
    2006 D
    铂族元素地球化学标准物质
    Certified reference materials of platinum group elements
    (GBW07340~GBW07342)
    Pt 0.66/1900/5700
    Pd 0.66/570/1670
    Os 0.25/43/(2)
    Ru 0.43/74/(2)
    Ir 0.16/28/2.1
    Rh 0.066/(6)/1.5
    2007 Q 铜镍含铂族矿石成分分析标准物
    Certified reference materials of platinum group elements in copper-nickel ore
    (GBW07194~GBW07198)
    Pt 2430/10610/900/4440/380
    Pd 1680/600/700/1330/400
    Os 1.9/3.7/3.0/1.6/8.2
    Ru 1.5/4.2/3.5/0.71/7.8
    Ir 1.6/4.4/3.2/1.9/23.6
    Rh 1.9/3.6/3.2/1.4/18.0
    注:括号内的量值为参考值,研制机构代码对应如下:D—中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所;M—中国地质调查局西安地质调查中心(原地质矿产部西安地质矿产研究所);Q—陕西省地质矿产实验研究所有限公司(原陕西省地质矿产实验研究所)。
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    三稀金属矿石标准物质是四类战略性金属矿产标准物质中数量最少的一类(占比小于10%),现有矿石种类包括锂矿石、锆矿石、钽矿石、铍矿石、稀土元素和含锗、镓、铟、铼等稀散元素矿石25-27(表6),定值指标涵盖成矿元素、造岩元素、有害元素和可综合利用的元素等33~51项。

    表  6  中国研制的稀有稀土稀散金属矿石标准物质
    Table  6.  Rare metal, rare earth metal, and dispersed metal ore CRMs produced in China
    三稀矿产
    Three-rare minerals
    批准时间
    Approval date
    研制机构
    Producer
    标准物质编号
    Code
    定值项目数
    Number of property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (%)
    不确定度
    Uncertainty
    (%)
    钽矿石
    Tantalum ore
    1999 Y GBW07154
    GBW07155
    39 Ta2O5 0.00886 0.00060
    0.070 0.006
    1999 Y GBW07154
    GBW07155
    39 Nb2O5 0.00423 0.00025
    0.043 0.003
    2005 Y GBW07185 39 Ta2O5 1.02 0.02
    2005 Y GBW07185 39 Nb2O5 0.52 0.01
    铍矿石
    Beryllium ore
    1999 Y GBW07150
    GBW07151
    34 BeO 0.060
    0.365
    0.006
    0.026
    2005 Y GBW07183 33 BeO 3.02 0.06
    锂矿石
    Lithium ore
    1999 Y GBW07152
    GBW07153
    39 Li2O 0.460
    2.29
    0.010
    0.06
    2005 Y GBW07184 39 Li2O 3.89 0.14
    2021 R GBW07733
    GBW07734
    GBW07735
    35 Li2O 6.30
    6.23
    1.30
    0.18
    0.11
    0.04
    锆矿石
    Zirconium ore
    1999 Y GBW07156
    GBW07157
    34 ZrO2 0.187
    1.25
    0.004
    0.04
    1999 Y GBW07156
    GBW07157
    34 HfO2 0.00421 0.00053
    0.025 0.003
    2005 Y GBW07186 35 ZrO2 4.68 0.12
    2005 Y GBW07186 35 HfO2 0.084 0.007
    稀土元素
    Rare earth elements
    1999 Y GBW07158
    GBW07159
    GBW07160
    GBW07161
    35 ∑RExOy 0.092*
    0.085
    0.486
    0.784
    0.088~0.100**
    0.006
    0.042
    0.020
    2005 Y GBW07183
    GBW07184
    GBW07185
    GBW07186
    GBW07187
    GBW07188
    33~39 ∑RExOy 0.00636
    0.00107
    0.00810
    0.0515
    0.00016
    0.00015
    0.00025
    0.0020
    1.83
    4.30
    0.04
    0.11
    2021 O GBW07890
    GBW07893
    33
    锗矿石
    Germanium ore
    2013 Y GBW07831 45 Ge 0.00216 0.00009
    镓矿石
    Gallium ore
    2013 Y GBW07832 45 Ga 0.00903 0.00028
    铟矿石
    Indium ore
    2013 Y GBW07833 47 In 0.00397 0.00012
    铼矿石
    Rhenium ore
    2015 O GBW07369 51 Re 0.000035 0.000003
    2015 O GBW07373 51 Re 0.00109 0.00007
    注:带下划线的数据代表标准偏差。“*”代表中位值,“**”代表置信限,“—”代表特性量未列出。研制机构代码O—湖北省地质实验测试中心(国土资源部武汉矿产资源监督检测中心)(原武汉综合岩矿测试中心、湖北省地质实验研究所);R—国家地质实验测试中心;Y—辽宁省地质矿产研究院有限责任公司(原地质矿产部沈阳综合岩矿测试中心、辽宁省地质矿产研究院)。
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    定值是标准物质研制的关键环节。根据《标准物质的定值及均匀性、稳定性评估》(JJF 1343—2022)的定义,定值是指为确定标准物质特性量的标准值而开展的定值测量、赋值以及由定值引入的测量不确定度的评估。定值可以在一家或多家实验室采用一种或多种方法进行,《标准物质研制(生产)机构通用要求》(JJF 1342—2022)中列出了五种定值模式。基于计量溯源性的考虑,地质标准物质(标准溶液和气体标准物质除外)定值模式通常选用“一家或者多家有能力的实验室采用两种或两种以上可以证明准确度的方法,对不由操作定义的被测量定值”。所有定值方法应在溯源性和不确定度水平上满足标准物质的预期用途和目标不确定度的要求(ISO 17034:2016)。

    战略性金属矿产标准物质的特性量按含量分类可分为主量、微量和痕量元素成分,其中主量元素多为造岩元素和含量高于或者位于矿石品位附近的主要成矿元素,而微量和痕量元素多为矿石中共伴生元素或成分等。本文对中国现有战略性关键金属矿产国家一级标准物质成矿元素的定值分析方法进行了梳理(表7),现有标准物质成矿元素定值分析方法主要包括化学分析法和四类仪器分析方法(光谱分析法、射线分析法、质谱分析法和电化学分析法)。①化学分析法包括重量法(GR)和容量法(VOL),通常用于矿石中主量元素的分析。②光谱分析法包括原子发射光谱法(AES)、原子荧光光谱法(AFS)、原子吸收光谱法(AAS)和分光光度法(COL)等。其中,电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)与传统AES法相比,检出限、准确度、测定范围和多元素分析能力均有显著提升,已成为现代岩矿分析的重要手段;氢化物发生(HG)与AFS联用技术测定Sb、Sn和Ge等易形成气态氢化物的元素,具有很高的灵敏度28-29;AAS适用于低沸点、易原子化的30余种元素测定,由于不能实现多元素同时测定,目前仅在Li、Au、In、Cu等元素测定时应用较多30-33。COL适用于主量和微量元素的测定,在岩矿测试具有中有广泛的应用。③质谱分析法主要为电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)。ICP-MS具有灵敏度高、检出限低、可进行多元素和同位素分析等优势,被公认为是强有力的痕量、超痕量重金属元素分析技术。④射线分析法主要为X射线荧光光谱法(XRF)和中子活化法(INAA)。XRF制样简单、应用范围广,在进行岩矿样品分析时可实现主、次量多元素测定34-39。INAA具有分析灵敏度高、准确度好、基体效应小等优点,适合痕量和超痕量多元素分析40-41,曾被广泛用作战略性矿产标准物质的定值分析方法,但近年来逐步被ICP-MS替代。⑤极谱法(POL)由于容易造成环境污染,已逐步被替换取代。随着分析技术向快速、高效、多元素同时测定的方向发展,作为经典方法的重量法和容量法已逐步被现代仪器分析方法所取代。ICP-MS和ICP-OES等大型仪器分析方法已成为近年获批的关键矿产标准物质的主要定值分析方法。然而值得注意的是,化学分析法(尤其是重量法)作为国际仲裁的经典方法具有其不可替代性,在条件允许的情况下,应在定值分析方法至少保留一种经典化学方法。

    表  7  战略性矿产国家一级标准物质成矿元素定值方法
    Table  7.  Measuring methods of metallogenetic elements in critical metal ore CRMs
    标准物质种类
    Type
    特性量
    Property
    定值检测方法
    Method
    铁矿石Iron ore TFe COL、VOL、AAS、ICP-OES、INAA
    锰矿石Manganese ore Mn VOL、ICP-OES
    铬铁矿Chromite ore Cr2O3 VOL、XRF
    钒矿石Vanadium ore V2O5 VOL、COL、ICP-OES
    钛矿石Titanium ore TiO2 COL、VOL、ICP-OES、XRF、INAA、ICP-MS
    铜矿石Copper ore Cu VOL、AAS、POL、INAA、ICP-OES、XRF、COL
    铝土矿Bauxite Al2O3 GR、VOL、XRF、ICP-OES
    镍矿石Nickel ore Ni ICP-MS、ICP-OES、AAS、COL、POL、GR、VOL、INAA
    钴矿石Cobalt ore Co AAS、COL、ICP-OES、INAA、POL
    钨矿石Tungsten ore W COL、ICP-OES、INAA、POL、XRF
    锡矿石Tin ore Sn COL、ICP-OES、POL、VOL
    钼矿石Molybdenum ore Mo COL、GR、ICP-MS、ICP-OES、POL、INAA、XRF
    锑矿石Antimony ore Sb AFS、ICP-OES、INAA、COL、VOL、AAS
    金矿石Gold ore Au AAS、COL、GR、ICP-OES、INAA、POL
    铂族元素Platinum group elements Pt ICP-MS、GFAAS、AES、COL、ICP-OES、INAA
    Pd ICP-MS、GFAAS、AES、COL、ICP-OES、INAA
    Os ICP-MS、INAA、COL、AES
    Ru ICP-MS、INAA、COL、AES
    Ir ICP-MS、INAA、COL、POL、AES
    Rh ICP-MS、INAA、POL、AES
    钽矿石Tantalum ore Ta2O5 ICP-OES、ICP-MS、INAA、GR、COL、XRF
    Nb2O5 ICP-OES、ICP-MS、COL、XRF
    铍矿石Beryllium ore BeO ICP-OES、POL、GR、AAS、COL
    锂矿石Lithium ore Li2O AAS、ICP-OES、 ICP-MS
    锆矿石Zirconium ore ZrO2 ICP-OES、ICP-MS、XRF、INAA、GR、COL、VOL
    HfO2 XRF、ICP-OES、ICP-MS、INAA
    稀土矿石Rare earth elements ∑RExOy ICP-MS、ICP-AES、INAA、COL、GR
    锗矿石Germanium ore Ge ICP-MS、AFS
    镓矿石Gallium ore Ga ICP-MS、COL
    铟矿石Indium ore In ICP-MS、AAS
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    现有的测试方法体系可以基本满足传统标准物质总量定值分析的需求,但随着测量技术的发展和对资源勘查开发需求的进一步提高,对于微观、形态、无损、野外现场快速的分析方法体系尚不完善,亟待开展研究。

    相对扩展不确定度(Urel)可以定量表征标准物质定值结果的质量,也是反映标准物质研制的技术水平的重要指标。《地质分析标准物质的研制》(JJF 1646—2017)中对地质分析标准物质的相对扩展不确定度作出原则性要求,即当标准值(y)>10%,Urel≤2%;1%<y≤10%,Urel≤5%;0.1%<y≤1%,Urel≤10%;10μg/g<y≤1000μg/g,Urel≤15%;1μg/g<y≤10μg/g,Urel≤20%;0.1μg/g<y≤1μg/g,Urel≤25%等。本文基于上述技术规范要求对现有战略性矿产标准物质成矿元素(铂族元素除外)的Urel进行统计分析(图4),结果表明超过90%的标准物质成矿元素的Urel符合JJF 1646—2017的原则要求,体现出中国战略性矿产标准物质的研制技术水平较高。

    图  4  战略性金属矿产标准物质成矿元素标准值与相对扩展不确定度
    图中标准物质成矿元素未统计铂族元素;标准偏差(s)与扩展不确定度(UCRM)换算公式如下:UCRM=k×s (k=2,置信概率95%);《地质分析标准物质的研制》(JJF 1646—2017)中相对扩展不确定度(Urel)的控制限为图中绿色区域。
    Figure  4.  Certified values and relative expanded uncertainties of metallogenetic elements in CRMs

    近年来中国地质标准物质的研制与应用工作发展迅速,战略性金属矿产的标准物质体系已初具雏形,在资源勘查、工业生产和科学技术研究等方面发挥着重要的作用,国际影响力也在不断提升。但面向新一轮战略性矿产国内找矿行动的战略需求,现有体系仍存在矿种覆盖度不足、共伴生矿物元素未定值、化学物相分析标准物质种类较少等问题;随着微区原位和野外现场分析技术的快速发展,相应标准物质种类和数量不足的问题也逐渐凸显。

    中国现有标准物质已基本覆盖战略性金属矿产的多数矿种,但由于三稀金属和铂族元素等战略性矿产通常赋存基体多样且复杂42-43,目前已研制的标准物质尚不能完全覆盖不同矿床样品类型及赋存基体特征。如镓、锗元素常赋存于煤矿中44-45,煤中的锗已成为世界工业用锗的最主要来源(占比超过50%)46,而中国暂缺乏用于煤中镓、锗元素定值的标准物质;黏土型锂矿床作为锂矿的重要类型,因其分布地域广、资源潜力巨大或可成为中国锂矿资源的重要补充47-48,也是今后矿产资源勘查的重要方向之一,而相关基体标准物质的缺失,在一定程度上影响了黏土型锂矿的开发利用和资源储量评价。

    新一轮找矿突破战略行动亟需针对中国资源量大、品位较低的矿床,开展难选冶、共伴生矿产综合利用技术攻关,提升矿产资源节约与开发综合利用水平。现有的标准物质定值指标主要包括成矿元素、造岩元素和部分杂质元素,无法满足相关要求。以黑色金属为例,铁矿等常伴生多种有色金属和贵金属等不同组分,在对其进行综合评价时也需要查明伴生组分的含量、赋存状态、分布规律和综合利用途径等。三稀金属多以类质同象伴生成矿,在不同地质样品中含量变化范围较大(可能相差数万倍)。中国现有铌钽、铍、锆铪、铟、锗等标准物质均存在数量较少且特性量值普遍较低,尚未形含量梯度、系列化程度不足的问题49,影响其在矿产资源的勘查、潜力评估和储量评估、综合利用评价等方面的应用。

    化学物相分析是利用不同矿物溶解性的差异,采用选择性溶解的方式,测定特定金属元素不同矿物存在形式的方法。化学物相分析对于金属矿产资源的地质勘查、矿床评价和综合利用等具有重要作用1250。由于化学物相分析的针对性强(仅适用于化学性质差异较大的矿物相),中国目前除铁矿石(6种)、钛铁矿(3种)、锰矿石(5种)和金矿石(5种)外,其他战略性金属矿产的物相分析标准物质尚属空白。

    矿物微区原位元素、同位素分析凭借其无损、快速高效、高空间分辨率的优势呈现出取代传统溶样方法的趋势,其结果对于关键金属的提取、来源、地质过程的演化都具有重要理论和实际意义51-52。例如,以离子吸附态或微细粒矿物相赋存的关键金属元素及其同位素比值、年代学等信息现阶段主要依靠高空间分辨率的微区原位分析方法、同位素分析技术进行研究。微区原位分析和同位素技术高度依赖高质量高准确度标准物质53-54,现阶段中国相关标准物质研制仍然较少。

    不同于传统大宗金属矿石具有明显的矿化特征,三稀金属和铂族元素通常呈吸附(如离子吸附型稀土矿床),类质同象和固溶体(如方铅矿中铟、辉钼矿中铼等),极细小矿物(如铌钽铁矿物、稀土金属矿物等)形式存在,更依赖野外现场分析技术快速得到定量或半定量的多组分分析结果,以提高野外矿产勘查和找矿效率55-56。现场监测技术为了获得可靠的数据,需要大量与现场未知样品基体相似或相近的标准物质进行含量标定,同时标准物质中目标元素含量也需要满足一定的梯度范围。因此,有待针对性地开展相关标准物质的研制工作,以满足野外现场快速检测工作的需要。

    此外,标准物质研制的技术成果主要通过标准物质证书、研制报告和总结性论文的形式呈现57-58。在本文进行文献资料整理时发现标准物质的研制报告极少公开发表,超过半数标准物质尚未发表总结性论文。对于标准物质的使用者来说,证书提供的信息较为简单,尤其是部分证书原矿信息的缺失也导致标准物质的应用效果不佳。

    上述问题产生的原因主要包括:①标准物质(尤其是一级标准物质)的研制需要投入极大的人力和资金,且需要很长的时间周期。为保证投入的产出效果,标准物质的生产者通常优先选择资源总量大、综合利用价值高的矿种开展研制工作,导致部分选冶技术存在瓶颈的共伴生矿产和急需综合利用技术研发的矿种由于早期市场需求不足,相应的标准物质研制数量少或未形成含量梯度。②部分痕量伴生元素缺乏合适的分析方法,分析难度大,导致数据结果离散,不确定度明显偏大,难以满足一级标准物质的定值要求。③随着微区原位和同位素分析、现场分析技术的崛起,对标准物质的需求快速增长。以微区标准物质的制备技术为例,天然地质样品虽然与测试样品具有更好的基体匹配度,但自然界产出的均匀晶体或矿物获取困难,人工制备的微区标准物质的方法主要包括熔融玻璃法、粉末压片法和人工晶体合成法54等,为保障标准物质的均匀性和稳定性,熔融均质和纳米级粉末制备等关键技术瓶颈仍需取得突破。

    战略性关键金属矿产是对国家经济发展和国防安全至关重要的矿产资源。中国作为全球最大的资源消费国、生产国和贸易国,在战略性矿产的资源储量评价、供应生产和对外贸易等过程中对标准物质的需求与日俱增。目前,中国已初步形成覆盖黑色金属、有色金属、贵金属和三稀金属的标准物质体系,但随着技术进步和市场需求的不断攀升,现有体系标准物质数量少、矿种覆盖不足、定值指标不全面和部分量值不确定度大的局限性日益凸显。此外,由于矿石类标准物质研制通常历时多年,部分战略性金属矿产标准物质在最初制备时没有考虑到广大实验室的长期需求,标准物质已经消耗殆尽而研复制工作未及时跟进,导致市场供应不足。针对上述问题,战略性关键金属矿产标准物质的研制工作应从相对薄弱的三稀金属矿种出发,综合考虑中国矿产资源勘探开发、储量评价和现代分析技术发展的需求,开展研制技术攻关,提升标准物质的种类、数量和供应能力,为新一轮找矿突破战略行动提供技术支撑。

    现阶段需要综合考虑中国的资源禀赋,从矿种、矿床类型等维度制定战略性矿产资源关键金属标准物质体系,急需开发共伴生、具有综合利用潜力的战略性关键金属矿产标准物质,保障国家能源资源安全和国民经济发展。研制满足勘查、开采、选矿、冶炼、加工、高端制造等全产业链分析要求的标准物质,精准引领战略性矿产资源高质量开发利用。

    标准物质的研制应紧跟科技创新发展新趋势,为现代化分析技术发展提供质量保证和技术依据。开展化学物相、同位素、微区原位和野外现场分析标准物质研制关键技术攻关:①矿物相态属于操作定义量,由于目前大多数矿种缺少对各相态测量方法和程序定义的权威标准,严重制约了化学物相标准物质的研制工作;②对于微区原位分析标准物质,纳米粉末压片制备技术的研发和标准物质均匀性评估判别标准的研究亟待开展;③近年来关于标准物质同位素数据的研究增量显著59,利用微区原位技术开展金属稳定同位素分析标准物质研制是未来重要的研究方向;④现场野外分析需要与试样基体和特征组分含量相近的标准物质为载体,以实现准确的量值传递,由此产生多样的工作标准物质需求对现有地质标准物质体系提出挑战。

  • 图  1   中国战略性金属矿产标准物质数量变化趋势

    Figure  1.   Variation trends of quantities of critical metal ore CRMs produced in China

    图  2   中国战略性矿产标准物质成矿元素量值

    Figure  2.   Values of metallogenetic elements in critical metal ore CRMs produced in China

    图  3   战略性金属矿产标准物质定值指标数

    Figure  3.   The number of property values of critical metal ore CRMs

    图  4   战略性金属矿产标准物质成矿元素标准值与相对扩展不确定度

    图中标准物质成矿元素未统计铂族元素;标准偏差(s)与扩展不确定度(UCRM)换算公式如下:UCRM=k×s (k=2,置信概率95%);《地质分析标准物质的研制》(JJF 1646—2017)中相对扩展不确定度(Urel)的控制限为图中绿色区域。

    Figure  4.   Certified values and relative expanded uncertainties of metallogenetic elements in CRMs

    表  1   国外战略性金属矿产标准物质研制概况

    Table  1   General information for international critical metal ore CRMs

    战略性金属矿产
    Critical metal ore
    研制机构
    Producer
    标准物质编号
    CRM No.
    特征量
    Property
    标准值
    Certified value
    战略性金属矿产
    Critical metal ore
    研制机构
    Producer
    标准物质编号
    CRM No.
    特征量
    Property
    标准值
    Certified value
    铁矿
    Iron ore
    BAMD630-1TFe65.63%铜矿
    Copper ore
    LGC-IAAMIS0088
    等40余种
    Cu0.0405~27.38%
    D631-161.09铝土矿
    Bauxite
    BAS394/1Al2O388.88%
    D680-159.9839552.40
    铁矿
    Iron ore
    BAS301/1TFe23.85%铝土矿
    Bauxite
    CETEMBXPA-2Al2O355.45%
    377/654.78BXPA-457.26
    51766.30BXSP-150.05
    铁矿
    Iron ore
    CCRMPIOC-1TFe65.66%BXMG-250.39
    TPO-134.85BXMG-450.44
    铁矿
    Iron ore
    DLSX11-14TFe65.55%BXMG-550.53
    SX11-1563.17BXMG-646.82
    SX11-1664.69BXGO-160.72
    SX11-1864.72BXGO-260.34
    SX11-2364.80BXBA-356.46
    SX11-3564.69BXBA-449.75
    SX11-3665.74铝土矿
    Bauxite
    IPT131Al2O354.10%
    SX11-3766.15铝土矿
    Bauxite
    NISTSRM69bAl2O348.80%
    SX56-3255.03SRM60040.00
    SX56-3559.22SRM69654.50
    铁矿
    Iron ore
    IRSIDECRM601-1Fe36.76%SRM69745.80
    ECRM 603-153.65SRM69848.20
    ECRM604-165.69镍矿
    Nickel ore
    CCRMPRTS-5Ni0.102%
    ECRM606-159.66SU-1b1.953
    ECRM607-130.89镍矿
    Nickel ore
    LGC-IAAMIS0315Ni0.44%
    ECRM611-162.22AMIS03160.59
    ECRM612-142.43AMIS03170.26
    ECRM677-151.54AMIS03180.17
    ECRM685-191.10AMIS03190.18
    ECRM691-164.39AMIS03200.47
    铁矿
    Iron ore
    JKECRM 688-1Fe61.38%AMIS03210.26
    ECRM689-157.05AMIS03220.22
    JK 2865.86AMIS03230.19
    JK 29A71.36AMIS03245.60
    JK 42A70.66AMIS03290.22
    铁矿
    Iron ore
    NISTSRM690TFe66.87%AMIS03314.685
    SRM69184.73AMIS03842.16
    SRM69259.61AMIS03851.77
    SRM69365.08AMIS06370.15
    铁矿
    Iron ore
    LGC-IAAMIS0361Fe51.334%多金属钴矿
    Nickel-copper-cobalt ore
    CCRMPSU-1bCo0.067%
    铁矿
    Iron ore
    LGC-IAAMIS0362Fe54.894%多金属钴矿
    Cobalt ore
    LGC-IAAMIS0120
    等30余种
    Co0.0020~0.48%
    AMIS036357.050钨矿
    Tungsten ore
    CCRMPBH-1W0.422%
    AMIS036458.815CT-11.04
    AMIS037154.860MP-2a0.338
    AMIS037255.832TLG-10.083
    AMIS037356.516钨钼矿
    Molybdenum-
    tungsten ore
    BGSIGS27W0.036%
    AMIS056846.63钨矿
    Tungsten concentrate
    and scheelite
    NISTSRM277WO367.50%
    AMIS059759.66SRM243070.30
    AMIS059851.75多金属钼矿
    Molydenum ore
    CCRMPHV-2aMo0.013%
    AMIS059963.64MP-2a0.159
    铁矿
    Iron ore
    MINTEKSARM12TFe66.63%钨钼矿
    Molybdenum-
    tungsten ore
    BGSIGS 27Mo0.276%
    SARM13262.20钼矿
    Molybdenum oxide
    concentrate
    NISTSRM423Mo58.61%
    SARM14566.42多金属锡矿
    Zinc-tin-copper-
    lead ore
    CCRMPMP-1bSn1.61%
    SARM14752.67锡矿
    Tin ore
    LGC-IAAMIS0019Sn1.09%
    锰矿
    Manganese ore
    BAMD633-1Mn47.85%AMIS00200.70
    锰矿
    Manganese ore
    BAS176/3Mn27.69%AMIS00210.27
    176/429.13AMIS06290.17
    锰矿
    Pyrolusite
    BGSIGS 29MnO293.38%AMIS06310.34
    锰矿
    Manganese ore
    NISTSRM25dMn51.78%锑矿
    Antimony ore
    CCRMPCD-1Sb3.57%
    锰矿
    Manganese Ore
    LGC-IAAMIS0104Mn35.49%含铂族元素矿
    PGM material
    CCRMPPTA-1
    AMIS040243.97PTC-1b
    AMIS040346.82WPR-1a
    AMIS040446.04TDB-1
    AMIS040632.27UMT-1
    AMIS040735.72含铂族元素矿
    PGM ore
    LGC-IAAMIS0426
    等20余种
    锰矿
    Manganese ore
    MINTEKSARM16Mn49.17%含铂族元素矿
    PGM ore
    and concentrate
    MINTEKSARM107
    SARM1738.81SARM186
    锰矿
    Manganese ore
    MINTEKSARM149Mn38.00%金矿
    Gold ore
    NISTSRM 886Au8.25g/t
    铬矿
    Chrome ore
    BAS308/1Cr2O344.91%金矿
    Gold ore
    CCRMPCH-4Au0.88g/t
    铬矿
    Chrome ore
    LGC-IAAMIS0387Cr2O328.40%DS-132.59
    AMIS038839.81GTS-2a0.272
    AMIS03895.68MA-1b17
    AMIS039045.76MA-2c3.02
    AMIS039115.03MA-3a0.25
    AMIS039312.19RTS-50.408
    AMIS055644.20金矿
    Gold ore
    LGC-IAAMIS0279
    等50余种
    Au0.026~69.39g/t
    AMIS055744.10金矿
    Gold ore
    MINTEKSARM 56Au2.69g/t
    AMIS059146.74锂矿
    Lithium ore
    NISTSRM 182Li2O4.34%
    AMIS059214.65SRM 1834.12
    AMIS066442.79锂矿
    Lithium ore
    LGC-IAAMIS0355Li0.72%
    AMIS066541.50AMIS05240.73
    铬矿
    Chrome ore
    MINTEKSARM131Cr2O341.83%AMIS05650.54
    SARM14646.91AMIS06032.69
    钛矿
    Rutile
    BGSIGS 32Ti57.19%AMIS06562.94
    钛矿
    Rutile
    NISTSRM670TiO296.16%AMIS06632.72
    钛铁矿
    钛矿
    Ilmenite and rutile
    LGC-IATiO2%AMIS06820.841
    AMIS060155.77AMIS06830.202
    AMIS060290.62AMIS06840.459
    AMIS061642.82AMIS08512.73
    AMIS061785.51铌矿
    Niobium ore
    CCRMPOKA-1Nb0.37%
    AMIS069743.25REE-10.405
    AMIS069895.23铌坦矿
    Tantalum niobium
    bearing ore
    LGC-IAAMIS0449Ta163mg/kg
    AMIS070048.84铌坦矿
    Tantalum niobium
    bearing ore
    LGC-IAAMIS0449Nb1103mg/kg
    钛矿
    Rutile
    MINTEKSARM 166TiO293.90%坦矿
    Tantalum ore
    CCRMPTAN-1Ta0.236%
    钒钛磁铁矿
    Vanadium bearing
    titaniferous magnetite
    LGC-IAAMIS0346V0.27%锆+稀土矿
    Ore with rare earth
    elements and zirconium
    CCRMPREE-3Zr1.866%
    钒钛磁铁矿
    Vanadium bearing
    titaniferous magnetite
    LGC-IAAMIS0347V0.70%锆矿
    Zircon
    BGSIGS 35Zr48.96%
    AMIS03680.84锆矿
    Zircon
    BGSIGS 35Hf1.20%
    AMIS05010.97锆矿
    Zircon
    LGC-IAAMIS0699ZrO264.43%
    AMIS05670.38锆矿
    Zircon
    LGC-IAAMIS0699HfO21.30%
    铜矿
    Copper concentrate
    BAS514Cu25.24%锆矿
    Zirconium concentrate
    MINTEKSARM13ZrO264.01%
    铜矿
    Copper ore
    CCRMPCCU-1eCu23.07%锆矿
    Zirconium concentrate
    MINTEKSARM13HfO21.29%
    HV-2a0.3808稀土矿
    Rare earth elements
    CCRMPREE-1
    MP-1b3.069REE-2
    RTS-50.0647REE-3
    SU-1b1.185WPR-1a
    铜矿
    Copper sulfide ore
    and concentrate
    CETEMCBPA-1Cu0.978%稀土矿
    Rare earth elements
    LGC-IAAMIS0275
    CBPA-227.93AMIS0276
    铜矿
    Copper ore mill tails
    NISTSRM 330aCu0.845%AMIS0304
    SRM 331a0.0789AMIS0356
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    表  2   中国研制的黑色金属矿石标准物质

    Table  2   Ferrous metal ore CRMs produced in China

    黑色金属
    Ferrous metal ore
    批准时间
    Approval date
    研制
    机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (%)
    不确定度
    Uncertainty
    (%)
    黑色金属
    Ferrous metal ore
    批准时间
    Approval date
    研制
    机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (%)
    不确定度
    Uncertainty
    (%)
    铁矿石
    ​​​​​​​Iron ore
    1988AGBW0721313TFe67.010.09锰矿石
    Manganese ore
    2011HGBW(E)07010011Mn34.670.11
    1989BGBW07218a12~15TFe64.880.10GBW(E)07010127.450.08
    GBW07219b52.200.082018IGBW(E)07018120Mn48.930.08
    GBW07220a65.580.10GBW(E)07018242.440.07
    GBW07221a64.290.102020LGBW(E)0702564总锰27.420.33
    GBW07222a43.660.09GBW(E)07025716.980.28
    GBW07223a61.730.10GBW(E)07025837.480.35
    1995CGBW072716TFe44.670.11GBW(E)07025926.200.31
    GBW0727252.960.09GBW(E)07026014.440.25
    GBW0727343.730.10铬铁矿
    Chromite
    1984MGBW0720125Cr2O349.440.06
    GBW0727448.760.12GBW0720248.970.06
    GBW0727526.900.142010DGBW0781818Cr2O317.590.20
    GBW0727635.850.13GBW0781934.440.15
    2010DGBW0782214TFe20.170.08GBW0782046.560.18
    GBW0782330.340.09GBW0782157.800.17
    GBW0782440.510.152015HGBW(E)07013215Cr2O327.550.09
    GBW0782549.500.11GBW(E)07013333.000.08
    GBW0782656.600.17GBW(E)07013446.740.08
    GBW0782761.460.13GBW(E)07013545.100.10
    GBW0782862.510.21GBW(E)07013636.500.11
    GBW0782964.490.08GBW(E)07013740.200.09
    GBW0783066.870.19钛铁矿
    Ilmenite
    2013LGBW0783846TiO28.960.08
    2013EGBW0784613TFe51.480.10钛铁矿
    钛矿石
    Ilmenite and rutile
    2013LGBW0783946TiO22.950.12
    GBW0784739.680.12GBW0784012.910.22
    GBW0784812.970.06GBW0784119.830.36
    GBW0784951.360.14GBW0784216.130.26
    GBW0785016.830.062021DGBW0789646~48TiO23.10.2
    GBW0785134.180.11GBW078976.30.3
    GBW0785219.430.07GBW0789816.70.4
    GBW0785325.150.10GBW0789948.10.9
    2011FGBW(E)07008210TFe56.250.112018EGBW(E)07017517TiO214.120.10
    GBW(E)07008350.920.09GBW(E)07017645.100.18
    GBW(E)07008465.970.12GBW(E)07017736.780.17
    GBW(E)07008563.930.12GBW(E)07017825.780.11
    GBW(E)07008662.010.12GBW(E)07017944.930.15
    铁矿石
    ​​​​​​​Iron ore
    2011FGBW(E)07008710TFe64.820.11钛铁矿
    钛矿石
    Ilmenite and rutile
    2020LGBW(E)07023911总TiO28.910.12
    GBW(E)07008864.810.12GBW(E)07024010.960.16
    GBW(E)07008968.550.11GBW(E)07024117.260.24
    GBW(E)07009069.050.11钒钛磁铁矿
    石煤钒矿
    Vanadium titanium
    magnetite andstone
    coal vanadium ore
    1989NGBW0722415V2O50.3130.005
    2011GGBW(E)07009112
    14
    TFe64.480.11GBW072250.2580.006
    GBW(E)07009258.840.10GBW072260.5720.009
    2012HGBW(E)01034314~15TFe46.930.08GBW072270.0590.003
    GBW(E)01034466.520.091989NGBW0722415TiO210.630.08
    GBW(E)01034562.630.12GBW072259.720.05
    GBW(E)01034650.940.10GBW07226a12.660.10
    GBW(E)01034756.230.11GBW0722710.740.10
    GBW(E)01034864.420.112018JGBW0787516V2O50.620.03
    GBW(E)01034965.710.11GBW078760.860.03
    GBW(E)01035068.290.05GBW078771.550.03
    2018IGBW(E)07018714TFe70.690.14GBW078783.990.08
    GBW(E)07018869.470.092015HGBW(E)07012616V2O50.560.02
    GBW(E)07018967.550.12GBW(E)0701270.2510.002
    GBW(E)07019066.670.08GBW(E)0701280.3680.005
    锰矿石
    Manganese ore
    1993CGBW0726117Mn45.390.07GBW(E)0701290.6230.004
    GBW0726236.990.07GBW(E)0701300.8340.004
    GBW0726332.540.06GBW(E)0701310.7150.005
    GBW0726425.000.042015HGBW(E)07012616TiO214.480.06
    GBW0726522.540.07GBW(E)0701279.630.06
    GBW0726615.740.06GBW(E)07012811.710.06
    2021JGBW0713923Mn21.630.25GBW(E)07012913.920.06
    GBW0714041.550.25GBW(E)07013012.240.04
    2011KGBW(E)07009320Mn18.360.05GBW(E)07013110.320.05
    GBW(E)07009422.310.052018IGBW(E)07019114V2O50.5900.007
    GBW(E)07009526.530.07GBW(E)0701920.5530.006
    GBW(E)07009629.480.05GBW(E)0701930.5390.007
    GBW(E)07009735.540.052018IGBW(E)07019114TiO213.540.07
    2011HGBW(E)07009811Mn18.220.07GBW(E)07019212.800.07
    GBW(E)07009922.930.07GBW(E)07019312.240.07
    注:带下划线的数据代表标准偏差。研制机构代码A—鞍山钢铁集团公司;B—武汉钢铁(集团)公司;C—中南冶金地质研究所;D—中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所;E—山东省冶金科学研究院有限公司(原山东省冶金科学研究院);F—济南泉东标准物质研究所;G—武汉维斯科冶标科技有限公司 ;H—济南众标科技有限公司;I—钢研纳克检测技术股份有限公司;J—湖南省地质测试研究院;K—钢铁研究总院分析测试研究所;L—山东省地质科学研究院(原山东省地质科学实验研究院);M—中国地质调查局西安地质调查中心(原地质矿产部西安地质矿产研究所);N—攀枝花钢铁研究院。
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    表  3   中国研制的有色金属矿石标准物质

    Table  3   Non-ferrous metal ore CRMs produced in China

    有色金属
    Non-ferrous
    metal ore
    批准时间
    Approval date
    研制机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (%)
    不确定度
    Uncertainty
    (%)
    有色金属
    Non-ferrous
    metal ore
    批准时间
    Approval date
    研制机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (%)
    不确定度
    Uncertainty
    (%)
    铜矿石
    Copper ore
    1991OGBW0723348
    51
    Cu1.150.04镍矿石
    Nickel ore
    2013EGBW0784613Ni0.720.01
    GBW072340.190.01GBW078471.300.02
    1996OGBW0728617Cu0.220.01GBW078482.000.02
    2004DGBW0716226~27Cu0.2640.008GBW078490.940.01
    GBW071631.050.03GBW078501.740.02
    GBW071642.800.09GBW078511.500.02
    2004DGBW0716623Cu24.20.2GBW078521.070.02
    2004PGBW0716920Cu5.490.18GBW078531.410.01
    GBW0717012.590.352015OGBW0736850Ni5.300.19
    2007QGBW071948Cu3.580.062013HGBW(E)07010814~16Ni5.710.03
    GBW071953.010.06GBW(E)0701091.170.02
    GBW071963.250.06GBW(E)0701100.8920.004
    GBW071970.620.02GBW(E)0701111.700.02
    GBW071980.110.01GBW(E)0701121.860.02
    2015OGBW0736750Cu3.400.07GBW(E)0701131.970.03
    GBW073681.250.05GBW(E)0701142.180.02
    GBW073700.2290.011GBW(E)0701153.980.02
    GBW073710.01620.0011GBW(E)0701161.300.02
    2021RGBW0789457Cu1.730.032018IGBW(E)07018016Ni1.740.03
    GBW0789520.610.20多金属钴矿
    Cobalt ore
    1996OGBW0728344Co0.0690.005
    2003QGBW(E)0700738~9Cu0.290.012015OGBW0736850Co0.1400.007
    GBW(E)0700740.900.01钨矿石
    Tungsten ore
    1991OGBW0724052W0.0150.003
    GBW(E)0700753.840.02GBW072410.220.02
    GBW(E)0700768.530.041996OGBW0728420W3.660.06
    2018EGBW(E)07019422Cu22.500.172015OGBW0736951W7.960.32
    GBW(E)07019531.050.24锡矿石
    Tin ore
    1990TGBW072319
    11
    Sn45.800.005
    GBW(E)0701969.880.14GBW0723262.490.06
    GBW(E)07019716.920.111996OGBW0728146
    19
    Sn4.470.10
    GBW(E)07019820.120.15GBW072821.270.01
    GBW(E)07019924.400.142015OGBW0736951
    50
    Sn0.0560.008
    2019HGBW(E)07020718Cu26.340.15GBW073709.560.40
    GBW(E)07020824.350.15钼矿石
    Molybdenum ore
    1991OGBW0723850Mo1.510.03
    GBW(E)07020927.620.16GBW072390.110.01
    GBW(E)07021018.040.081996OGBW0728521Mo5.170.11
    铝土矿
    Bauxite
    2004RGBW0717720~22Al2O371.060.15钼矿石
    Molybdenum ore
    2009ZGBW071998Mo40.830.11
    GBW0717854.940.322012DGBW0714126~27Mo0.0660.003
    GBW0717963.170.25GBW071420.150.01
    GBW0718042.970.19GBW071430.540.02
    GBW0718190.360.16GBW0714450.080.14
    GBW0718275.13*75.05~75.50 * *2015OGBW0737351Mo9.090.28
    1995SGBW(E)07003622Al2O369.740.241994SGBW(E)0700247Mo0.6150.033
    2017HGBW(E)07016918~19Al2O344.500.151995SGBW(E)07003411Mo47.230.41
    GBW(E)07017043.380.162019HGBW(E)07021122~25Mo0.240.02
    GBW(E)07017145.750.16GBW(E)07021245.340.13
    镍矿石
    Nickel ore
    1996OGBW0728344Ni4.330.18GBW(E)07021354.290.21
    2007QGBW071948Ni1.780.10GBW(E)0702142.040.03
    GBW071951.760.09GBW(E)0702155.670.04
    镍矿石
    Nickel ore
    2007QGBW071968Ni1.760.08锑矿石
    Antimony ore
    1996OGBW0727943
    16
    Sb6.260.18
    GBW071970.0530.010GBW072801.810.09
    GBW071980.220.022004PGBW0717415~18Sb1.100.11
    2012DGBW0714523Ni0.110.01GBW0717518.970.26
    GBW071460.330.02GBW0717639.700.49
    GBW071471.020.042015OGBW0737450Sb8.550.36
    GBW071485.930.102017OGBW(E)0701684Sb3.970.11
    GBW071499.010.13
    注:带下划线的数据代表标准偏差。“*”代表中位值,“**”代表置信限。研制机构代码D—中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所;E—山东省冶金科学研究院有限公司(原山东省冶金科学研究院);H—济南众标科技有限公司;I—钢研纳克检测技术股份有限公司;O—湖北省地质实验测试中心(国土资源部武汉矿产资源监督检测中心)(原武汉综合岩矿测试中心、湖北省地质实验研究所);P—西藏自治区地质矿产勘查开发局中心实验室;Q—陕西省地质矿产实验研究所有限公司(原陕西省地质矿产实验研究所);R—国家地质实验测试中心;S—河南省岩石矿物测试中心;T—云南锡业集团有限责任公司研究设计院;Z—锦州沈宏实业集团有限公司。
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    表  4   中国研制的金矿石标准物质

    Table  4   Gold ore CRMs produced in China

    批准时间
    Approval date
    研制机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (g/t)
    不确定度
    Uncertainty
    (g/t)

    批准时间
    Approval date
    研制机构
    Producer
    标准物质
    编号
    Code
    定值项目数
    Number of
    property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (g/t)
    不确定度
    Uncertainty
    (g/t)
    2000DGBW07297a1Au18.30.42013HGBW(E)0701172Au1.70.1
    GBW07298a31.90.5GBW(E)0701182.50.1
    GBW07299a51.80.8GBW(E)0701191.80.1
    GBW07300a5.720.22GBW(E)07012063.40.9
    2005CGBW071895TAu3.980.05GBW(E)0701215.00.3
    GBW071909.000.17GBW(E)07012211.00.3
    GBW0719110.70.2GBW(E)07012320.00.7
    GBW0719215.10.12015XGBW(E)0701381Au2.600.19
    GBW0719326.50.2GBW(E)0701394.910.23
    2008UGBW07801b2Au42.80.5GBW(E)07014013.30.6
    GBW07802b31.80.7GBW(E)07014125.40.7
    GBW07803a18.60.4GBW(E)07014244.80.9
    GBW07804a2.50.2GBW(E)07014387.81.4
    2008DGBW07807a1Au1.100.042020LGBW(E)07023634Au17.10.8
    GBW07808b3.20.2GBW(E)0702375.40.4
    GBW07809b10.40.2GBW(E)0702380.500.05
    GBW078109232020EGBW(E)0702612Au11.50.6
    2016VGBW078542Au0.710.03GBW(E)0702621.20.2
    GBW078550.760.03GBW(E)07026348.81.1
    GBW078564.340.10GBW(E)07026426.60.8
    GBW078576.300.18GBW(E)0702653.60.3
    2017WGBW0785832Au19.60.4GBW(E)07026613.80.6
    GBW0785932.10.7GBW(E)0702670.630.10
    1991DGBW(E)0700131Au1.090.04GBW(E)0702681044
    GBW(E)0700143.140.08GBW(E)07026972.31.6
    GBW(E)07001510.00.22020XGBW(E)0702701Au0.350.09
    1994SGBW(E)0700281Au8.920.37GBW(E)0702711.220.15
    GBW(E)0700295.550.35GBW(E)070272138.71.9
    2003QGBW(E)0700672~6Au0.640.03GBW(E)070273448.52.4
    GBW(E)0700684.300.06
    GBW(E)07006920.00.3
    注:带下划线的数据代表标准偏差。研制机构代码C—中南冶金地质研究所;D—中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所;E—山东省冶金科学研究院有限公司(原山东省冶金科学研究院);H—济南众标科技有限公司;L—山东省地质科学研究院(原山东省地质科学实验研究院);Q—陕西省地质矿产实验研究所有限公司(原陕西省地质矿产实验研究所);S—河南省岩石矿物测试中心;U—招远市检验检测中心;V—中国地质调查局地球物理调查中心(原中国人民武装警察部队黄金地质研究所);W—黑龙江省地质矿产实验测试研究中心(原黑龙江省地质矿产测试应用研究所);X—长春黄金研究院测试中心。
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    表  5   中国研制的铂族元素标准物质

    Table  5   CRMs for platinum group elements produced in China

    批准时间
    Approval date
    研制
    机构
    Producer
    标准物质名称(编号)
    Name of the national certified reference material (Code)
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (μg/kg)
    1984 M
    超基性岩成分分析标准物质
    Certified reference materials of ultrabasic rock
    (GBW07101和GBW07102)


    铬铁矿成分分析标准物质
    Certified reference materials of chromite
    (GBW07201和GBW07202)
    Pt 4/6/10/19
    Pd 5/2/7/2
    Os 6/6/175/569
    Ru 10/9/305/193
    Ir 3/3/90/333
    Rh 0.6/1.2/12/17
    1997 D
    铂族元素地球化学成分分析标准物质
    Certified reference materials of platinum group elements
    (GBW07288~GBW07294)
    Pt 0.26/1.6/6.4/58/20/440/14.7
    Pd 0.26/2.3/4.6/60/11.3/568/15.2
    Os 0.050/0.06/9.6/2.4/353/15.6/0.64
    Ru (0.05)/(0.10)/14.8/2.5/527/13/0.66
    Ir 0.032/0.05/4.3/4.7/136/28/1.2
    Rh 0.017/0.095/1.3/4.3/10/22/1.1
    2006 D
    铂族元素地球化学标准物质
    Certified reference materials of platinum group elements
    (GBW07340~GBW07342)
    Pt 0.66/1900/5700
    Pd 0.66/570/1670
    Os 0.25/43/(2)
    Ru 0.43/74/(2)
    Ir 0.16/28/2.1
    Rh 0.066/(6)/1.5
    2007 Q 铜镍含铂族矿石成分分析标准物
    Certified reference materials of platinum group elements in copper-nickel ore
    (GBW07194~GBW07198)
    Pt 2430/10610/900/4440/380
    Pd 1680/600/700/1330/400
    Os 1.9/3.7/3.0/1.6/8.2
    Ru 1.5/4.2/3.5/0.71/7.8
    Ir 1.6/4.4/3.2/1.9/23.6
    Rh 1.9/3.6/3.2/1.4/18.0
    注:括号内的量值为参考值,研制机构代码对应如下:D—中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所;M—中国地质调查局西安地质调查中心(原地质矿产部西安地质矿产研究所);Q—陕西省地质矿产实验研究所有限公司(原陕西省地质矿产实验研究所)。
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    表  6   中国研制的稀有稀土稀散金属矿石标准物质

    Table  6   Rare metal, rare earth metal, and dispersed metal ore CRMs produced in China

    三稀矿产
    Three-rare minerals
    批准时间
    Approval date
    研制机构
    Producer
    标准物质编号
    Code
    定值项目数
    Number of property value
    特性量
    Property
    标准值
    Certified value
    (%)
    不确定度
    Uncertainty
    (%)
    钽矿石
    Tantalum ore
    1999 Y GBW07154
    GBW07155
    39 Ta2O5 0.00886 0.00060
    0.070 0.006
    1999 Y GBW07154
    GBW07155
    39 Nb2O5 0.00423 0.00025
    0.043 0.003
    2005 Y GBW07185 39 Ta2O5 1.02 0.02
    2005 Y GBW07185 39 Nb2O5 0.52 0.01
    铍矿石
    Beryllium ore
    1999 Y GBW07150
    GBW07151
    34 BeO 0.060
    0.365
    0.006
    0.026
    2005 Y GBW07183 33 BeO 3.02 0.06
    锂矿石
    Lithium ore
    1999 Y GBW07152
    GBW07153
    39 Li2O 0.460
    2.29
    0.010
    0.06
    2005 Y GBW07184 39 Li2O 3.89 0.14
    2021 R GBW07733
    GBW07734
    GBW07735
    35 Li2O 6.30
    6.23
    1.30
    0.18
    0.11
    0.04
    锆矿石
    Zirconium ore
    1999 Y GBW07156
    GBW07157
    34 ZrO2 0.187
    1.25
    0.004
    0.04
    1999 Y GBW07156
    GBW07157
    34 HfO2 0.00421 0.00053
    0.025 0.003
    2005 Y GBW07186 35 ZrO2 4.68 0.12
    2005 Y GBW07186 35 HfO2 0.084 0.007
    稀土元素
    Rare earth elements
    1999 Y GBW07158
    GBW07159
    GBW07160
    GBW07161
    35 ∑RExOy 0.092*
    0.085
    0.486
    0.784
    0.088~0.100**
    0.006
    0.042
    0.020
    2005 Y GBW07183
    GBW07184
    GBW07185
    GBW07186
    GBW07187
    GBW07188
    33~39 ∑RExOy 0.00636
    0.00107
    0.00810
    0.0515
    0.00016
    0.00015
    0.00025
    0.0020
    1.83
    4.30
    0.04
    0.11
    2021 O GBW07890
    GBW07893
    33
    锗矿石
    Germanium ore
    2013 Y GBW07831 45 Ge 0.00216 0.00009
    镓矿石
    Gallium ore
    2013 Y GBW07832 45 Ga 0.00903 0.00028
    铟矿石
    Indium ore
    2013 Y GBW07833 47 In 0.00397 0.00012
    铼矿石
    Rhenium ore
    2015 O GBW07369 51 Re 0.000035 0.000003
    2015 O GBW07373 51 Re 0.00109 0.00007
    注:带下划线的数据代表标准偏差。“*”代表中位值,“**”代表置信限,“—”代表特性量未列出。研制机构代码O—湖北省地质实验测试中心(国土资源部武汉矿产资源监督检测中心)(原武汉综合岩矿测试中心、湖北省地质实验研究所);R—国家地质实验测试中心;Y—辽宁省地质矿产研究院有限责任公司(原地质矿产部沈阳综合岩矿测试中心、辽宁省地质矿产研究院)。
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    表  7   战略性矿产国家一级标准物质成矿元素定值方法

    Table  7   Measuring methods of metallogenetic elements in critical metal ore CRMs

    标准物质种类
    Type
    特性量
    Property
    定值检测方法
    Method
    铁矿石Iron ore TFe COL、VOL、AAS、ICP-OES、INAA
    锰矿石Manganese ore Mn VOL、ICP-OES
    铬铁矿Chromite ore Cr2O3 VOL、XRF
    钒矿石Vanadium ore V2O5 VOL、COL、ICP-OES
    钛矿石Titanium ore TiO2 COL、VOL、ICP-OES、XRF、INAA、ICP-MS
    铜矿石Copper ore Cu VOL、AAS、POL、INAA、ICP-OES、XRF、COL
    铝土矿Bauxite Al2O3 GR、VOL、XRF、ICP-OES
    镍矿石Nickel ore Ni ICP-MS、ICP-OES、AAS、COL、POL、GR、VOL、INAA
    钴矿石Cobalt ore Co AAS、COL、ICP-OES、INAA、POL
    钨矿石Tungsten ore W COL、ICP-OES、INAA、POL、XRF
    锡矿石Tin ore Sn COL、ICP-OES、POL、VOL
    钼矿石Molybdenum ore Mo COL、GR、ICP-MS、ICP-OES、POL、INAA、XRF
    锑矿石Antimony ore Sb AFS、ICP-OES、INAA、COL、VOL、AAS
    金矿石Gold ore Au AAS、COL、GR、ICP-OES、INAA、POL
    铂族元素Platinum group elements Pt ICP-MS、GFAAS、AES、COL、ICP-OES、INAA
    Pd ICP-MS、GFAAS、AES、COL、ICP-OES、INAA
    Os ICP-MS、INAA、COL、AES
    Ru ICP-MS、INAA、COL、AES
    Ir ICP-MS、INAA、COL、POL、AES
    Rh ICP-MS、INAA、POL、AES
    钽矿石Tantalum ore Ta2O5 ICP-OES、ICP-MS、INAA、GR、COL、XRF
    Nb2O5 ICP-OES、ICP-MS、COL、XRF
    铍矿石Beryllium ore BeO ICP-OES、POL、GR、AAS、COL
    锂矿石Lithium ore Li2O AAS、ICP-OES、 ICP-MS
    锆矿石Zirconium ore ZrO2 ICP-OES、ICP-MS、XRF、INAA、GR、COL、VOL
    HfO2 XRF、ICP-OES、ICP-MS、INAA
    稀土矿石Rare earth elements ∑RExOy ICP-MS、ICP-AES、INAA、COL、GR
    锗矿石Germanium ore Ge ICP-MS、AFS
    镓矿石Gallium ore Ga ICP-MS、COL
    铟矿石Indium ore In ICP-MS、AAS
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-02
  • 修回日期:  2024-01-24
  • 录用日期:  2024-01-29
  • 网络出版日期:  2024-04-28
  • 刊出日期:  2024-04-29

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