电感耦合等离子体发射光谱法快速测定离子型稀土原矿中十五种稀土元素氧化物配分量

2015-12-24罗娟赵小山邝振钦钟荔生金斌杰牛蒙广东五矿新技术矿产科技有限公司广东河源57000

地球 2015年6期

罗娟赵小山邝振钦钟荔生金斌杰牛蒙(广东五矿新技术矿产科技有限公司，广东河源 57000)

电感耦合等离子体光谱仪具有灵敏度高、检出限低、精密度高、线性范围宽及多元素同时测定等优点，已广泛应用于冶金、化工、环境、土壤、水质等领域[1]。国标中规定了离子型稀土矿混合稀土氧化物中十五种稀土元素氧化物配分量的测定方法[2]，而对于离子型稀土原矿中离子相稀土的十五种稀土元素氧化物配分量的测定没有明确的规定。传统的测试需要将原矿用硫酸铵浸取，然后加草酸或碳酸氢铵沉淀，将得到的沉淀灼烧获得混合稀土氧化物[3]，最后按GB/T 18882.1-2008对其进行检测。这过程耗时且繁琐，样品的需求量大。因此，建立一种简单快速、实用性强又准确的测定方法显得非常重要。本实验室利用电感耦合等离子体发射光谱仪，通过大量实验对离子型稀土原矿中离子相稀土的配分量进行快速测定，经与草酸沉淀、灼烧得到的混合稀土氧化物配分量进行比较，结果的吻合度高，建立了一种快速测定离子型稀土原矿中离子相稀土的十五种稀土元素氧化物配分量的方法。

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

Optima 8300DV电感耦合等离子体发射光谱仪(美国PE公司)，高频功率：1300W,等离子气流量：15.0L/min,雾化气流量：0.55L/min,辅助气流量：0.20L/min,测量方式：竖直，进样量：1.5mL/min,积分时间：1-5s。

DHG-9140A型电热鼓风干燥箱(上海一恒)，UPI系列超纯水器(成都优普)，T1000Y/0.1G电子天平(美国双杰)。

1.2 标准溶液及主要试剂

标准储备溶液(3mg/ml，湖南稀土金属材料研究院)。盐酸(1+1)为优级纯，硫酸铵(50g/L)、草酸(100g/L)、氨水(1+1)、30%过氧化氢均为分析纯。甲酚红指示剂(0.1g甲酚红，溶于50mL1+1乙醇溶液中)。实验用水为超纯水，电阻率18.25兆欧。

1.3 实验方法

1.3.1 稀土浸出

试样混合均匀后，放入电热鼓风干燥箱中烘干，烘干时间根据样品干湿度而定，通常1-3小时。将烘干后的样品取出冷却后，按固液比1:5加入5%硫酸铵溶液，振荡（或搅拌）30分钟，用中速滤纸过滤得到滤液A，用EDTA快速滴定稀土总浓度[4]，然后根据稀土浓度取适量溶液于10mL比色管中，使试料浓度与标准系列浓度基本一致，加入1mL盐酸溶液，定容至刻度，摇匀，待测。

1.3.2 混合稀土氧化物的制备

取滤液A 500 ml置于1000 ml烧杯中，加热至70-80 ℃，另取100 ml 10%的草酸溶液，加热至 90 ℃以上，在搅拌下把热的草酸溶液加入1000ml烧杯中，加入10滴甲酚红指示剂，用盐酸和氨水调成橘红色(PH2.0～2.5)，于40℃下保温2～4 h。用中速滤纸过滤，取滤渣，将其放入50 mL坩埚中，灰化，于900℃下灼烧2h，放入干燥器中冷却至室温后称量。将称好的试样放入150 mL烧杯中，加入10 mL盐酸及0.5 ml 30%过氧化氢溶液，于低温炉上溶解至冒大气泡清亮，冷却，移入250mL容量瓶中，用水稀释至刻度。利用基体匹配及归一化原理，取适量溶液于10 mL比色管中，加入1 mL盐酸溶液，定容至刻度，摇匀，待测。

2 结果与讨论

2.1 方法检出限

用优级纯的盐酸和硫酸铵，按照“1.3.1”的实验方法配成样品空白，在确定的仪器工作条件下，连续测定样品空白溶液11次，计算出各元素的标准偏差，以标准偏差的3 倍为仪器对该元素的检出限，见表1。方法检出限为0.0012～0.0369%(单位：Re2O3 /TREO)。

见表1 方法检出限单位：%

表1 方法检出限单位：%

2.2 可“归一化”实验

按照“1.3.1”的实验方法得到的滤液A中的稀土浓度波动较大，因此测定时其浓度和标准溶液的浓度有一定差异，通过对该滤液未归一化之前十五种稀土元素氧化物总量之和从50-150%进行研究，结果见表2。未归一化前总和从50-150%之间，RSD(1)值为0.21～9.63%,虽符合地质矿实验室测试质量管理规范[5]，但由实验数据可以看出，在总量和太低及太高时，数据变化较大，因此选择归一化前总量和为80～120%之间，测得的数据更准确可靠，且RSD(2)值为0.22～4.84%，符合地质矿实验室测试质量管理规范[5]。

表2 可归一化实验

注：1、RSD1为总和48.522～146.057之间20组数据的相对标准偏差，RSD2为总和81.303～122.34之间11组数据的相对标准偏差。

表格内为归一化之后稀土元素氧化物配分量。

2.3 方法比对

随机抽取4个离子型稀土原矿进行实验，通过对比用浸出液直接测定其配分量和通过草酸沉淀所得到混合稀土氧化物的配分量，表3。结果表明，稀土原矿浸出液所测得的配分量与利用浸出液沉淀、灼烧得到的稀土氧化物所测得的配分量比较，吻合度好，且其RSD<3%，说明方法准确度高，分析结果是可靠的。

见表3 方法比对

2.4 方法精密度

用本法对随机抽取的4号样品进行12份平行测定，表4结果表明，15种元素的测量精密度(RSD,n=12)低于3%。

见表4 方法精密度

3 结语

(1)方法适用于南方离子型稀土矿原矿中十五种元素稀土氧化物配分量的测定，方法快速、准确，具有很强的实用性；

(2)建议各元素所用谱线采用仪器默认的第一条谱线，干扰小，相关性好，因仪器本身已经进行了优化，消除了其他元素对该元素的干扰。

(3)通过表2归一化实验看出，未归一前十五个稀土元素总和从50-150%之间，RSD(1)值为0.21～9.63%,虽符合地质矿实验室测试质量管理规范，但由实验数据可以看出，在十五个元素总和太低及太高时，数据变化较大。RSD(2)值为0.22~4.84%，为未归一前十五个稀土元素总和从80-120%之间的相对标准偏差值，该值比RSD(1)值小。因此选择归一化前稀土元素总和为80～120%之间，测得的数据更加准确可靠。

(4)通过表3方法比对结果看出，由浸出液直接测得十五种稀土元素氧化物配分量与通过草酸沉淀、灼烧得到混合稀土氧化物所测得的十五种稀土元素氧化物配分量吻合度较好，说明结果准确，方法可行。