四硼酸锂熔融-电感耦合等离子体发射光谱法测定铌钽

■宋江伟　欧阳义华　张丽微　张　微（云南有色地质局308队测试中心云南个旧661000）

四硼酸锂熔融-电感耦合等离子体发射光谱法测定铌钽

■宋江伟欧阳义华张丽微张微
（云南有色地质局308队测试中心云南个旧661000）

由于铌和钽的优良特性而被广泛应用，因此准确测定矿物中铌和钽含量有着重要意义。本文利用四硼酸锂熔融，超声水浴快速溶解，ICP-AES法测定。实验结果表明，方法检出限铌和钽分别为0.0010%和0.0010%，铌和钽测定的相对标准偏差小于5.89%，绝对误差小于5.95%。用10件样品和国家标准方法测定结果比对，全部合格。该方法可以适用于矿石中铌和钽的测定。

电感耦合等离子体发射光谱法铌钽

0　前言

铌和钽元素同时处在元素周期表的VB族，性质及其相似，具有高强度、耐腐蚀性、导热和超导等多种优良特性。随着科学技术的不断发展，铌钽被越来越广泛的应用于新材料领域，特别是在电子工业、化学工业、特种合金以及真空技术、尖端技术方面都具有非常重要的地位，需求量日益增大，而铌、钽矿石又是提取铌钽的重要原料，稀有元素的矿样中一般含铌和钽的量比较低，丰度一般在100ug/g以下，所以如何对铌钽矿石中铌钽元素的含量准确、方便、简单定量具有重要意义。

目前钽测定的国标方法为丁基罗丹明B光度法[1]，铌的测定国标方法为硫氰酸盐光度法[2]，这两种方法前处理繁琐，需要对干扰测定的离子进行掩蔽，操作不容易掌握。王楠[3]等用X射线荧光光谱法测定矿物中的铌钽，方法中仪器条件、稀释比、重叠及吸收增强效应等对实验结果有较大的影响。近些年，电感耦合等离子体发射光谱法被广泛应用于铌、钽的分析中，但由于铌钽极易水解，普通酸溶法不易准确定量，而碱熔法又引入大量的盐类既不利于铌钽的测定也损害仪器的使用寿命，限制了电感耦合等离子体发射光谱法在铌钽分析中的应用[4-7]。

方法中试样用四硼酸锂熔融后，搅匀后放入铂-黄金坩埚中于高频熔片机上在700℃-750℃熔融4min左右，逐渐升温至1050℃熔融，在熔融过程中坩埚以15r/min匀速摇摆，样品熔融完全后加入0.1g KI脱膜剂，混匀，以熔融流动态倒入0.5%酒石酸和王水（1+9）中，在超声波水浴中快速溶解后，用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）法测定矿石中铌和钽含量。

1　实验部分

1.1仪器及试剂

iCAP6300型全谱直读等离子体发射光谱仪（美国赛墨飞公司）；722分光光度计（上海精科）；高频熔片机；超声波清洗器。

四硼酸锂、碘化钾、酒石酸、盐酸、硝酸（分析纯，西安三浦化学试剂有限公司）。

王水：盐酸与硝酸按3:1比例混合，搅匀。

铌钽矿石标准物质：GBW07152、GBW07154、GBW07184。

1.2分析步骤

将试样加工至200目（0.074mm）左右，在105℃-110℃干燥1小时，冷却近室温置于干燥器中。称取待测试样0.1000g和四硼酸锂0.5000g于瓷坩埚中，置于马弗炉中于550℃焙烧10 min，冷却，搅匀后放入铂-黄金坩埚中于高频熔片机上在700℃-750℃熔融4 min左右，逐渐升温至1050℃熔融，在熔融过程中坩埚以15 r/min匀速摇摆，样品熔融完全后加入0.1g KI脱膜剂，混匀，以熔融流动状态倒入盛有0.2500 g酒石酸和王水（1+9）的烧杯中，在超声波热水浴下快速溶解后，定容于50 ml容量瓶中，摇匀后，按ICP-AES测量条件进行测定。

1.3测定

按照表1对仪器工作条件进行设定，点燃等离子炬后稳定30 min。以试剂空白溶液（含与试样溶液相同浓度的四硼酸锂等试剂）为低点，与试样同时制备的标准物质（GBW07155）为高点，对仪器进行校准，得到待测元素的校准曲线。然后分析试样，由计算机给出分析结果。

表1　电感耦合等离子体发射光谱仪工作条件

2　结果与讨论

2.1分析的干扰及校正

ICP-AES分析中干扰主要有基体效应和光谱干扰两大类。如何解决这两类干扰，对于实验结果的准确性有着很大的影响。实验中通过选择和样品基体匹配的标准物质GBW07155为标准曲线高点，可以消除基体干扰。Nb和Ta分别具有多条谱线，综合考虑谱线强度及其他元素谱线干扰问题，本文选择309.418 nm和268.517 nm做为分析谱线。

2.2称样量的选择

分别称取0.1000 g、0.2000 g，0.5000 g铌钽矿石标准物质GBW07154，按照步骤1.2处理样品，考察样品溶解情况，实验数据见表2所示。

表2　称样量对于实验结果的影响

由表2结果可以得知，称取试样的量不宜过大,否则会导致超声波热水浴时不能完全溶解或冷却后结晶使实验结果偏差较大。所以本实验选择样品称样量为0.1000 g。

2.3脱模剂加入量的选择

分别称取0.1000 g、0.2000 g，0.5000 g铌钽矿石标准物质GBW07154三份，按照步骤1.2处理样品，加入0.1000 g、0.2000 g、0.3000 g碘化钾，其他条件不变。实验发现，加入的碘化钾量不能太多（能倒出样品为宜），否则碘化钾带来的背景很深，影响样品的测定。

2.4酒石酸浓度加入量的选择

称取4份铌钽矿石标准物质GBW07154，按照步骤1.2处理样品，分别用浓度为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的酒石酸溶液溶解样品。实验结果表明，当酒石酸的浓度小于0.5%时，钽的分析结果会偏低。因此本文选择酒石酸的浓度为0.5%。

2.5检出限的测定

在最佳仪器条件下，连续测定空白样品11次，以3倍空白的标准偏差计算仪器最低检出浓度。按照称样量为0.1000 g，定容体积为50 ml，计算出本方法铌和钽的检出限分别为0.0010%和0.0010%。

2.6本方法与国标方法比对

为了确定本方法的可靠性，将40件样品测定结果和国家标准方法进行比对，实验结果如表3和表4所示[9]。

由表3可知，实验中10件样品结果对比优秀，合格率达到100%。

由表4可知，实验中样品结果对比优秀，合格率达到100%。

2.7精密度和准确度实验

表3　两种方法测定钽结果比

表4　两种方法测定铌结果比对

表5　

按照步骤1.2对铌钽矿石标准物质GBW07152、GBW07154、GBW07155进行预处理，每个样品处理6份，计算相对标准偏差和相对误差，实验结果见表5所示。

由表5可知，本方法测定铌和钽的相对标准偏差小于5.89%，绝对误差小于5.95%。

3　结论

经过多次测量并与国家标准方法比对，实验结果表明，该方法方法简便、快速、准确，大大的提高了工作效率，降低生产成本，而且减少了对环境的污染，有着化学分析无法比拟的特点。可以适用于矿物中铌和钽的测定。

[1]GB/T 17415.1-2010，钽矿石、铌矿石化学分析方法第1部分：钽量测定[S].

[2]GB/T 17415.2-2010，钽矿石、铌矿石化学分析方法第2部分：铌量测定[S].

[3]王楠，郭霞.X射线荧光光谱法熔融制样测定矿物中的铌钽[J].科学技术与程，2005.4，15(11)：140-142.

[4]李滦宁，马玖彤，沙志芳，等丹宁棉分离富集-发射光谱法同时测定地质样品中微量铌钽锆铪[J].岩矿测试，2001.3,20（1）：27-30.

[5]倪文山，张萍，姚明星，等微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定矿石样品中铌钽[J].冶金分析，2010，30(8)：50-53.

[6]许涛，崔爱端，杜梅，等稀土铌钽矿中铌、钽、锆量的电感耦合等离子-原子发射光谱法测定[J].分析科学学报，2007.6,23（3）：346-348.

[7]姚玉玲，吴丽琨，刘卫，等乙醇增敏-电感耦合等离子体发射光谱法测定矿石及选冶样品中的铌钽[J].岩矿测试，2015.3,34（2）：224-228.

[8]高会艳.ICP-MS和ICP-AES测定地球化学勘查样品及稀土矿石中铌钽方法体系的建立[J].岩矿测试，2014.5，33（3）：312-320.

[9]岩石矿物分析第四版第三分册碱熔-电感耦合等离子体发射光谱法测定铌钽矿石中铌、钽及造岩元素[J]。2011.1：396-397

[10]DZ/T 0130-2006,地质矿产实验室测试管理规范[S].

P62[文献码]B

1000-405X（2016）-1-105-1