电感耦合等离子体发射光谱法测定稀土矿石中的三氧化二铝.pdf

2013年6月
岩矿测试
Vol, 32. No. 3
June 2013
ROCK AND MNERAL ANALYSIS
436~440
文章编号:0254-5357(2013)03-0436-05
电感耦合等离子体发射光谱法测定稀土矿石中的三氧化二铝
刘晓杰2,李玉梅2,刘丽静
1.包头稀土研究院,内蒙古包头014030;
2.稀土冶金及功能材料国家工程研究中心,内蒙古包头014030;
3.包头师范学院化学学院,内蒙古包头014030)
摘要:铝是稀土矿石常检的杂质元素,目前采用电感耦合等离子体发射光
谱法(ICP-AES)基体匹配校正模式测定矿石中的铝量,对基体中铝的空
白及基体量有一定的要求;且稀土矿石的品种很多,铝在其中的存在形式
也较复杂,简单的酸溶很难初底地将铝转入溶液中进行准确测定。本文采
用碱熔法处理样品,滤液酸化后用ICP-AES测定稀土矿石中的Al2O3。
通过共存元素千扰实验发现样品中的稀土元素及钍对铝的测定产生严重
的光谱干扰拢,提出预先以碱分离除去消除干扰,有效地降低了检測下限
采用基体校正模式,消除了盐分对测定的影响。方法检出限为0.021~
0.035mg/g,测定范围为0.50%~8.00%,精密度(RSD)<7.1%。对不
同含量的样品进行分析,测定値与化学容量法测定结果基本相符。该方法
具有测定含量范围宽、分析速度快、结果准确等优点。
关键词:稀土矿石;三氧化二铝;碱熔;电感耦合等离子体发射光谱法
中图分类号:P618.7;0614.31;0657.3
文献标识码:B
我国的稀土矿产资源丰富,是世界稀土矿产资对铝的测定干扰,降低了方法的测定下限。因铝的
源的80%。准确地分析评价稀土矿石的品位和激发温度受基体(盐分)影响较为明显,本文考察了
杂质含量对于更好地开发和利用这种资源是至关重基体效应对测定的影响,确立采用纯试剂校正与基
要的。稀土矿石中铝含量太高会使萃取效率降低,体效应校正因子相结合的测定模式,建立了ICP
对后续的冶炼工艺带来不利影响2-],因此快速、准AES法测定稀土矿石中Al20。含量的分析方法。
确地测定稀土矿石中铝的含量对于生产和科研具有
重要的指导意义。目前,测定矿石中铝量的方法有1实验部分
分光光度法-?、EDTA容量法-,这些方法操作1.1仪器及工作参数
繁琐,耗时长,分析效率低,难以满足日常生产中快
725ES型全谱直读等离子体光谱仪(美国
速检测的要求。也有利用电感耦合等离子体光谱法 Varian公司)。仪器工作条件为:射频功率1.1kW,
(ICP-AFS)测定矿石中的铝量リ,一般采用基载气流量0.72L/min,辅助气流量0.5I/min,等离
体匹配的方法进行测定,当基体发生变化时,测定有子气流量15L/min,观测高度10m。
定的局限性,且要求基体中铝的空白含量尽量低;1.2标准溶液及主要试剂
样品的基体量应与标准曲线相匹配。
La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd
铝是稀土矿石常检的杂质元素,且稀土矿石的Yb、Iu、Y、Ca、Mg、Fe、Mn、Ni、P、Th标准溶液
品种很多,铝在其中的存在形式也较复杂,简单的酸(50g/mL),标准溶液(1.0mg/mL):按常规方
溶很难彻底地将铝转入溶液中进行准确测定。针对法配制
ICP-AES分析中存在的间题,本文采用碱熔法处理
氢氧化钠、过氧化钠、过氧化氧(30%)、盐酸
样品,以碱分离的方式消除样品中的稀土元素及钍(试剂均为优级纯)。
收稿日期:2012-10-12;接受日期:2013-01-24
作者简介:刘晓杰,高级工程师,从事冶金分析。E-mai:zxql232484@126.com
436
第3期
刘晓杰,等:电感耦合等离子体发射光谱法测定稀士矿石中的三氧化二铝
第32卷
1.3实验方法
液,第一种是碱分离过滤,用热碱液洗涤5~6次,
(1)试样溶液的制备:称取试料0.5000g于预再酸化滤液。第二种是水提熔块,冷却后直接定容
先已加入4g氢氧化钠的镍坩埚中,样品上盖上1g于容量瓶中,干过滤取得滤液,分取再酸化,定容,待
过氧化钠,低温烘去水分,置于马弗炉中,750℃熔融测。对比实验结果见表3,两种方案测定结果的相
7min,取出,冷却至室温,将坩埚置于盛有约70ml对误差<10%;干过滤结果略高些,且操作方便简单
水的300mL聚四氟乙烯烧杯中,加热提取,以水洗快速。本文采用第二种方案。
出坩埚,加热至沸,取下,冷却,将其转移至100m
塑料容量瓶中,以水定容,混匀。移取2mL此液于表2熔剂配比的影响
预先盛有约30mL20%盐酸的100mL烧杯中,加热 Table2 Effect of flux ratio
煮沸,取下冷却,转移至50mL或100mL容量瓶中,
氢氧化钠+
空白测定值
以水定谷,混匀。
过氧化钠配比
p(AI)/(g?mL-1)
Al203)/%
(2)标准溶液的配制:将铝标准溶液稀释使铝
5g+2
含量分别为0、1、2、5pg/mL,其酸度为2%的盐酸
(3)ICP-AES测定:将试样溶液与标准溶液同4B+2g
0.007
时进行等离子体光谱测定。
表3过滤条件选择
Table 3 Choice of filter conditons
(Al2O3)/%
2结果与讨论
碱分离,过滤洗涤测定
直接定容,
稀土矿石
2.1分解样品方法的确立
滤液中
残渣中「过滤滤液中
2.1.1分解样品熔融碱种类的确定
样品种类Al202的含量Al23的含量AL2O3的含量
包头矿
02
稀土矿石品种很多,而铝在其中的存在形式也
四川矿
1.47
较复杂,简单的酸溶法分解样品很不彻底,有大量残
独居石
4.12
渣。本文采用碱熔法,对儿类稀士矿石样品分别用包头矿标准样品1.900.10
2.09
氢氧化钠+过氧化钠于750℃熔融、碳酸钠+硼酸2.1.4碱分离干过滤的吸附讨论
(质量比2:1)于950℃熔融分解,进行对照试验,样
样品碱熔并碱分离定容后,通过溶液放置时间
品分解情况见表1。结果表明采用氢氧化钠+过氧不同,讨论氢氧化物沉淀对铝的吸附问题,实验结果
化钠于750℃熔融样品,是分解稀土矿石测定铝量见表4。实验数据表明在碱分离过程中,氢氧化物
的最佳方案。
沉淀对铝的吸附量随着放置时间的增加而增加,吸
附现象比较明显,但放置1h之内铝的吸附可忽略。
表1熔剂的选择
因此碱分离后,溶液放置时间应小于1h,立即过滤
Table 1 Choice of alkali dissolution fux
测定。
稀土矿石
样品种类氢氧化钠+过氧化钠
碳酸钠+硼酸
(质量比2:1)
表4放置时间的选择
包头矿清亮清亮
Table 4 Choice of standing time
v(A2O3)/%
四川矿
清亮
有不溶物(少量
独居石
清亮
在不溶物(大量)放置时间包头稀土可标准样放置时间包大稀土矿标准样品