稀土元素配分分析

1独居石矿、氟碳铈—独居石混合精矿、离子型稀土矿化学分析法十五个稀土元素氧化物配分量的测定电感耦合等离子发射光谱法内蒙古包钢稀土高科技股份有限公司张桂梅杨春红曹俊杰摘要：本方法主要根据独居石矿、氟碳铈—独居石混合精矿、离子型稀土矿的化学成分，对比了浓硫酸、硫磷混酸、碱熔三种不同的溶样方式对测定结果的影响，确定了碱熔的溶样方式。另外采用轮廓图法考察了稀土共存元素间的干扰情况；对于非稀土杂质的干扰，我们采用浓度近似最大干扰量含量的试液做样品溶液，标准曲线法直接测定该样品溶液中稀土元素的含量。通过实验我们确定了无干扰或干扰量对分析结果可以忽略不计的谱线为最佳分析谱线，离峰扣背景，标准曲线法直接测定矿产品中十五个稀土元素的配分量；标样测定值与标准值基本符合，测定的含量范围在0.10~60%之间的样品，方法的精密度在0.10~7.14%之间。关键词：电感耦合等离子发射光谱法；标准曲线法；独居石矿；氟碳铈—独居石混合精矿；离子型稀土矿前言国内尚无独居石矿、氟碳铈—独居石混合精矿、离子型稀土矿十五个稀土元素氧化物配分量测定的分析方法标准，在国内稀土行业中对于稀土氧化物中稀土常量组分的分析分别采用X射线荧光光谱法和电感耦合等离子发射光谱法。鉴于国内多数企业未购昂贵的X-荧光仪器，另外X射线荧光光谱法操作流程长且繁杂，运行成本高，我们采用电感耦合等离子发射光谱法。目前市场上各种矿产品对配分分析准确度的要求越来越严格。为此，我们将通过实验找到影响分析测定的因素，建立稳定的分析检测方法。实验部分1试剂与仪器1.1试剂1.1.1盐酸（ρ1.19g/mL）。1.1.2盐酸（1+1）。1.1.3盐酸（1+19）。1.1.4盐酸（0.0119g/L）。1.1.5硝酸(ρ1.42g/mL)。1.1.6硝酸（1+1）。1.1.7高氯酸（ρ1.67g/mL）。1.1.8磷酸（ρ1.69g/mL）。。1.1.9硫酸（ρ1.84g/mL）。1.1.10硫酸-磷酸混合酸：在不断搅拌下于700mL水中缓慢加入100mL硫酸（1.9）和150mL磷酸（1.8）混合而成。1.1.11氢氧化钠。1.1.12氢氧化钠洗液（10g/L）。21.1.13过氧化钠。1.1.14过氧化氢（30%）。1.1.15氧化镧标准贮存溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化镧（REO99.5%,La2O3/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镧。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化镧的标准溶液。1.1.16氧化铈标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化铈（REO99.5%,CeO2/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL硝酸（1.6），低温加热，并滴加过氧化氢（1.13）至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化铈。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化铈的标准溶液。1.1.17氧化镨标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化镨（REO99.5%,Pr6O11/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镨。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化镨的标准溶液。1.1.18氧化钕标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化钕（REO99.5%,Nd2O3/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化钕。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化钕的标准溶液。1.1.19氧化钐标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化钐（REO99.5%,Sm2O3/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化钐。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化钐的标准溶液。1.1.20氧化铕标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化铕（REO99.5%,Eu2O3/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化铕。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化铕的标准溶液。1.1.21氧化钆标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化钆（REO99.5%,Gd2O3/REO99.99%）置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1+1），低温加热溶解至清，取下冷却，溶液移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL含1mg氧化钆。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化钆的标准溶液。1.1.22氧化铽标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化铽（REO99.5%,Tb4O7/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL硝酸（1.3），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化铽。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化铽的标准溶液。1.1.23氧化镝标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化镝（REO99.5%,3Dy2O3/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镝。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化镝的标准溶液。1.1.24氧化钬标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化钬（REO99.5%,Ho2O3/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化钬。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化钬的标准溶液。1.1.25氧化铒标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化铒（REO99.5%,Er2O3/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化铒。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化铒的标准溶液。1.1.26氧化铥标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化铥（REO99.5%,Tm2O3/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化铥。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化铥的标准溶液。1.1.27氧化镱标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化镱（REO99.5%,Yb2O3/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镱。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化镱的标准溶液。1.1.28氧化镥标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化镥（REO99.5%,Lu2O3/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，溶液移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镥。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化镥的标准溶液。1.1.29氧化钇标准贮存溶液:称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化钇（REO99.5%,Y2O3/REO99.99%），置于100mL烧杯中，加10mL盐酸（1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，溶液移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化钇。再将此溶液用盐酸（1.3）稀释成1mL含100µg和1mL含10µg氧化钇的标准溶液。1.1.30氩气（纯度99.99%）1.2仪器1.2.1Horriba公司产ACTIVA-M型电感耦合等离子发射光谱仪。焦距1m；光栅刻线数：4320条/mm；一级光谱色散率倒数小于0.26nm/mm，工作气体为氩气；入射带宽15um,出射带宽20um；入射功率1000KW；观测高度为线圈上方15mm；等离子气流量15.0L/min；辅助气0.20L/min；载气流量0.30L/min。1.2.2高温炉：温度＞1000℃。1.2.3镍坩埚。41.3试样1.3.1试样的粒度应研磨至通过0.074mm筛。1.3.2试样经105~110℃干燥2h,冷却至室温，置于干燥箱中，备用。1.4分析试液的制备1.4.1试样的溶解1.4.1.1称取0.5g试样，精确至0.0001g，将试料（4.1）置于盛有逐去水分的2g氢氧化钠（1.11）的镍坩埚（或刚玉坩埚）中，加约2g过氧化钠（1.12），搅匀，覆盖过氧化钠（1.12），加盖，于750℃马弗炉中熔融至红色透明约5~6min，取下冷却。1.4.1.2预先在400mL烧杯中加入约100mL水，于电炉上加热至近沸，将坩埚放入此烧杯中浸取，洗出坩埚，微开表面皿，煮沸约3min,稍冷过滤。1.4.2沉淀分离1.4.2.1将试料（1.4.1.2）用快速定性滤纸过滤，用温热的氢氧化钠洗液（1.12）洗涤烧杯4~5次，洗涤沉淀5~6次。1.4.2.2将沉淀连同滤纸放入原烧杯中，加入30mL浓硝酸、３～５mL高氯酸，低温加热至冒浓厚白烟，稍冷，以水吹洗表面皿及杯壁，再加热冒去大部分高氯酸白烟，蒸至近干。取下，稍冷。1.4.2.3加入20mL盐酸（1.2）、2mL过氧化氢（1.14），加热，使盐类溶解，并赶去过氧化氢，冷却至室温，转移至250mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。1.4.2.4移取5.00mL试液（1.4.2.3）于50mL容量瓶中，再将此溶液以盐酸（1.3）稀释至刻度，混匀，待测。1.5标准系列溶液的配制将各稀土氧化物标准溶液（1.14~1.28）按表1分别移入三个100mL容量瓶中，配制标准系列溶液，以盐酸（1.3）稀释至刻度，混匀，制得标准系列溶液，待用。表1标液标号各稀土浓度/（µg/mL）氧化镧氧化铈氧化镨氧化钕氧化钐氧化铕氧化钆氧化铽10000000025.050.00.55.00.50.50.50.5350.05.05.020.05.05.05.05.0标液标号各稀土浓度/（µg/mL）氧化镝氧化钬氧化铒氧化铥氧化镱氧化镥氧化钇氧化钍10000000021.00.50.50.50.50.550.00.5310.05.05.02.02.02.05.05.01.6分析结果的计算与表述按式（1）计算矿中十五个稀土元素氧化物的配分量（%）：5100配分量ji……………………………………………(1)式中：i——待测稀土元素氧化物的质量浓度，单位为微克每毫升（µg/mL）；j——各稀土元素氧化