一种连续快速测定铌钽精矿中常规及微量元素的方法

摘要

本发明公开了一种连续快速测定铌钽精矿中常规及微量元素的方法，利用NaOH和Na2O2将样品熔融，利用NaCl溶液洗出样品后，进行分离，分别分取沉淀及原溶液测定，最后采用等离子光谱法测定常量元素，等离子质谱法测定微量元素的方法进行分析测定。本发明方法简单快速，一次性连续性可测54种元素，切具有检测准确，检出限低的优点。

说明书

技术领域

本发明属于化学测定技术领域，涉及一种连续快速测定铌钽精矿中常规及微量元 素的方法，具体为一种测定铌钽、稀土精矿样品中,硅(Si)、铝(Al)、钾(K)、镁(Mg)、磷(P)、 铁(Fe)、钛(Ti)、锰(Mn)、铜(Cu)、硼(B)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)、镉(Cd)、铬(Cr)、锂(Li)、 铍(Be)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、锡(Sn)、铀(U)、钍(Th)、锆(Zr)、铪(Hf)、铊 (Tl)、锑(Sb)、铋(Bi)、铷(Rb)、铯(Cs)、镓(Ga)、锗(Ge)、铟(In)、铼(Re)、硒(Se)、碲(Te)、钪 (Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬 (Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)(54个)的分析方法。

背景技术

随着科技进步，大型仪器的开发利用与研究在国内外得到了飞速发展，目前主要 用于土壤、水、生物样品的分析。迄今为止,ICP系列大型仪器分析难溶精矿样品的国家标准 方法几乎是空白。关于不同精矿样品中稀土、稀散及常规元素的同时测定更是未见相关报 道。

基于精矿分析目前存在一些与现代分析技术不符合的现状。有色、稀散、稀土矿石 样品普遍采用容量法、分光光度法、原子吸收、极谱法和手工分析相结合的常规测试方法。 这些作为高含量组分准确有效的分析方法，在岩石矿物常量组分测定中有重要的作用。但 要满足同时测定精矿中常规及微量元素的需求，这些方法存在有一定的局限性：即不同的 样品、不同元素的分析需要不同的前处理方法，过程较为繁琐，化学试剂用量较大，成本较 高，一些有毒有害试剂的使用无法避免，而且不同元素、不同仪器需要不同的测试方法，分 析测试周期较长，效率较低等问题。因此，提出建立一套可以涵盖大多数难熔精矿中大部分 元素的分析测试方法，满足新时期新形势下现代快速准确分析工作需求，为地质选矿研究 工作及时提供准确数据具有重要意义。填补国内外空白。

发明内容

本发明的目的是建立同时测定铌钽精矿样品中常规、稀散、稀土及微量元素的新 测定体系，为地学分析与应用的发展、创新提供有力的技术支撑。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种连续快速测定铌钽精矿中常规及微量元素的方法，所述的常规及微量元素包 括硅(Si)、铝(Al)、钾(K)、镁(Mg)、磷(P)、铁(Fe)、钛(Ti)、锰(Mn)、铜(Cu)、硼(B)、锌(Zn)、 钴(Co)、镍(Ni)、镉(Cd)、铬(Cr)、锂(Li)、铍(Be)、钨(W)_、钼(Mo)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、锡 (Sn)、铀(U)、钍(Th)、锆(Zr)、铪(Hf)、铊(Tl)、锑(Sb)、铋(Bi)、铷(Rb)、铯(Cs)、镓(Ga)、锗 (Ge)、铟(In)、铼(Re)、硒(Se)、碲(Te)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐 (Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。

具体通过以下步骤完成：

1)准确称取0.5g铌钽精矿样品于30mL石墨坩埚中，加入3～4gNaOH和1～ 1.5gNa₂O₂置于升温至580℃的马弗炉中熔融20min；

2)熔融后取出常温下风冷，放入200mL带盖的塑料烧杯中，加入80～90mL150g/L NaCl溶液在电热板上煮沸3～5min，洗出坩埚；

3)用中速定性滤纸过滤或快速离心，滤液移入100mL容量瓶中，用1％NaOH定容，摇 匀；

4)取5mL清液，移入50mL塑料容量瓶中，用4％硝酸稀释至刻度，摇匀待测定；

5)沉淀移入原来200mL带盖的塑料烧杯中，定量加入50mL3～5％硫酸、3～5％过氧 化氢和1％氢氟酸，在电热板上溶解5分钟后冷却至溶液清凉，冷凉后分取5mL移入50mL塑料 容量瓶中，用3％硝酸稀释至刻度，摇匀待测定；

6)调整等离子光谱的仪器参数，测定硅(Si)、铝(Al)_、钾(K)、镁(Mg)、磷(P)、铁 (Fe)、钛(Ti)、锰(Mn)、铜(Cu)、硼(B)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)、锂(Li)、铍(Be)、钨(W)_、钼 (Mo)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、锡(Sn)、铷(Rb)、铯(Cs)；

7)调整等离子质谱的仪器参数，用铑做内标，测定测定镉(Cd)、锑(Sb)、铋(Bi)、镓 (Ga)、锗(Ge)、铟(In)、铼(Re)、硒(Se)、碲(Te)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕 (Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、铀 (U)、钍(Th)、锆(Zr)、铪(Hf)、铊(Tl)。

本发明的有益效果为：本发明采用碱溶矿—沉淀分离—分别分取沉淀及原溶液测 定-等离子光谱法测定常量元素-等离子质谱法测定微量元素。与现有方法相比，将大大减 少样品前处理时间，节约化学试剂的用量，减少了化学试剂对周围环境的污染，降低生产成 本，缩短分析周期，极大地提高分析测试效率及分析结果的准确性，适用性更强，更有利于 技术推广及应用，产生良好的经济和社会效益。

各元素分析检出限见表1，方法的加标回收率试验见表2，各元素的回收率为85％ ～105％。各元素的精密度(RSD％，n＝12)分别为1.9％～6.6％见表3。纸上层析重量法与本 研究方法测定铌钽精矿结果比对验证，见表4。测定结果可比性好。各实验参数说明本方法 准确可靠的。

方法检出限

用上述方法进行空白测定，测定20次，以3倍标准偏差统计本方法的检出限。结果 见表1。

表1方法检出限单位：10^-6

方法的加标回收率试验

表2铌钽精矿样品加标回收率试验表单位：10^-6

本方法测定部分元素的精密度试验

表3碱熔-等离子体光谱测定铌钽精矿样结果单位：10^-2

纸上层析重量法与本研究方法测定铌钽精矿结果比对

通过对纸上层析重量法与现代仪器分析方法(等离子光谱)测定铌钽精矿的大量 实验数据。证明本方法与经典纸上层析重量法可比性好，但比纸上层析重量法分析速度快、 分析元素多。结果见表4。

表4Nb结果比对表

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施 例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示 的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明 的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。

实施例1

本实验样品来源：江西宜春铌钽矿精矿样品3个。分析批号：2015Z123。

下述实施例中其它所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

试验方法：

步骤1准确称取0.5000g样品于30mL石墨坩埚中，加入4gNaOH和1.5gNa₂O₂置于升 温至580℃的马弗炉中熔融20min，同时做样品空白及管理样；

步骤2取出稍冷，放入200mL带盖的塑料烧杯中，加入80-90mL150g/LNaCl溶液在电 热板上煮沸3-5min，洗出坩埚；

步骤3用中速定性滤纸过滤或快速离心，滤液移入100mL容量瓶中，用1％NaOH定 容，摇匀；

步骤4分取5mL清液移入50mL塑料容量瓶中，用4％硝酸稀释至刻度，摇匀待测定。

步骤5沉淀移入原来200mL带盖的塑料烧杯中，定量加入50mL(3-5％硫酸+3-5％过 氧化氢+1％氢氟酸)在电热板上溶解5分钟至溶液清凉。冷凉后分取5mL移入50mL塑料容量 瓶中，用3％硝酸稀释至刻度，摇匀待测定。

步骤6调整等离子光谱的仪器参数，用铑做内标，测定硅(Si)、铝(Al)、钾(K)、镁 (Mg)、磷(P)、铁(Fe)、钛(Ti)、锰(Mn)、铜(Cu)、硼(B)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)、锂(Li)、铍 (Be)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、锡(Sn)、铷(Rb)、铯(Cs)(23个)

步骤7调整等离子质谱的仪器参数，用铑做内标，测定测定镉(Cd)、锑(Sb)、铋 (Bi)、镓(Ga)、锗(Ge)、铟(In)、铼(Re)、硒(Se)、碲(Te)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨 (Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥 (Lu)、铀(U)、钍(Th)、锆(Zr)、铪(Hf)、铊(Tl)(31)个元素。

1011-A1号样品以下是部分实验结果：

表5铌钽精矿1单位：10^-6

表6铌钽精矿2单位：10^-6

表7铌钽精矿3单位：10^-6

质量评述：

样品分析质量的符合DZ/T0130.4-2006规范要求；选矿金属量平衡效果好，分析结 果质量优良。

实施例2

本实验样品来源：尼日利亚包奇(BAUCHI)州宾盖(Pingell)铌铁精矿样品1个。分 析批号：2015Z021。

下述实施例中其它所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

试验方法：

步骤1准确称取0.5000g样品于30mL石墨坩埚中，加入3gNaOH和1gNa₂O₂置于升温 至700℃的马弗炉中熔融20min，同时做样品空白及管理样；

步骤2取出稍冷，放入200mL带盖的塑料烧杯中，加入80-90mL150g/LNaCl溶液在电 热板上煮沸3-5min，洗出坩埚；

步骤3用中速定性滤纸过滤或快速离心，滤液移入100mL容量瓶中，用1％NaOH定 容，摇匀；

步骤4分取5mL清液于，用4％硝酸稀释至刻度，摇匀待测定。

步骤5沉淀移入原来200mL带盖的塑料烧杯中，定量加入50mL(3-5％硫酸+3-5％过 氧化氢+1％氢氟酸)在电热板上溶解5分钟至溶液清凉。冷凉后分取5mL移入50mL容量瓶中， 用3％硝酸稀释至刻度，摇匀待测定。

步骤6调整等离子光谱的仪器参数，用铑做内标，测定硅(Si)、铝(Al)、钾(K)、镁 (Mg)、磷(P)、铁(Fe)、钛(Ti)、锰(Mn)、铜(Cu)、硼(B)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)、锂(Li)、铍 (Be)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、锡(Sn)、铷(Rb)、铯(Cs)(23个)

步骤7调整等离子质谱的仪器参数，用铑做内标，测定测定镉(Cd)、锑(Sb)、铋 (Bi)、镓(Ga)、锗(Ge)、铟(In)、铼(Re)、硒(Se)、碲(Te)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨 (Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥 (Lu)、铀(U)、钍(Th)、锆(Zr)、铪(Hf)、铊(Tl)(31)个元素。

表8铌钽精矿4单位：10^-6

注：适用每个元素的含量不超过35％。