适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法技术

本发明专利技术涉及矿石成分分析技术领域，具体公开了一种适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法，使用氧化硼熔融进行稀有金属矿石的分解，利用氧化硼在高温熔融时与各种矿物的溶解反应，实现了样品的完全分解；利用氧化硼与甲醇反应生成易挥发硼酸甲酯的性质，可加热使其完全除去，避免了酸溶法分解不完全造成的测定结果偏低以及碱熔法引入大量金属基体的问题；一次溶样，在同一份样品溶液中实现了10种主量造岩元素和22种稀有稀土元素的测定，提高了生产效率。提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法


[0001]本专利技术涉及矿石成分分析
，具体涉及一种适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法。

技术介绍

[0002]稀有金属包括锂(Li)、铷(Rb)、铯(Cs)、铌(Nb)、钽(Ta)、铍(Be)、锆(Zr)、铪(Hf)等，主要用于制造特种钢、超硬质合金和耐高温合金，在电气工业、化学工业、陶瓷工业，尤其是在宇航、原子能、电子、国防工业等高科技技术方面应用广泛，属于对国家的科技、经济、国防具有重要意义的战略性金属矿产资源。
[0003]花岗伟晶岩型矿床在稀有金属矿床中占有十分重要的地位，是锂(Li)、铷(Rb)、铯(Cs)、铌(Nb)、钽(Ta)和铍(Be)等稀有金属的主要成矿类型。矿石中一般共生有锂(Li)、铷(Rb)、铯(Cs)、铌(Nb)、钽(Ta)、铍(Be)、钨(W)、钼(Mo)及稀土等多种元素。矿石中的主要金属矿物有锂辉石、钽铌铁矿、锆石、曲晶石、绿柱石、锡石、腐锂辉石、磷锂锰矿、褐帘石、氟碳铈矿、尖晶石、锐钛矿；脉石矿物主要有微斜长石、正长石、叶钠长石、糖钠长石、板状钠长石、石英、白云母、绿帘石、黄玉、绿泥石、电气石等。其中钽铌铁矿、锆石、绿柱石、锡石、尖晶石、锐钛矿、黄玉、电气石等均属于难溶矿物。
[0004]矿石中稀有金属元素含量极低、矿物组成非常复杂、样品分解难度大等因素为样品的分解和含量准确测定带来了很大困难。文献资料《稀有金属矿中稀有元素分析规程》(DZG 93
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04)、《测定稀有金属矿中锂、铍、铌、钽的方法选择》(常学东)、《混合硼酸锂盐熔融
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混酸消解
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ICP
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MS测定伟晶岩样品中的稀土、铀、钍等元素》(李黎等)、《多种酸溶矿ICP
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AES测定稀有金属矿中锂铍铌钽锡》(赵学沛)以及CN 105699364 B介绍或使用的有关稀有金属矿样品分解方法主要有酸溶法和碱熔融法两类。采用敞开酸消解法(包括盐酸、硝酸、氢氟酸、硫酸等)进行样品分解，存在问题是无法分解其中的难溶矿物，如绿柱石、锆石、尖晶石、黄玉、电气石等，会造成铝(Al)、铁(Fe)、钛(Ti)、铌(Nb)、钽(Ta)、铍(Be)、稀土等元素测试结果严重偏低。采用高压密闭酸消解法，能提高分解能力，但耗时很长，容易形成难溶解的氟化物沉淀，造成铝(Al)、镁(Mg)和稀土元素测试结果偏低。此外，酸消解法由于必须使用氢氟酸打开矿物晶格，将硅以SiF4形式挥发除去，因此无法测定造岩元素硅(Si)。碱熔融法分解能力很强，能实现样品的完全分解，但采用过氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、焦硫酸钾等熔剂时，会引入大量钠盐或钾盐，使得试液中盐分很高，容易阻塞测试仪器的雾化器和进样锥，也造成基体复杂、空白值很高且每次都不固定，有时超过待测元素值，无法扣除，难以用于绝大多数微量元素的仪器测定；采用偏硼酸锂、四硼酸锂等熔剂时无法同时测定样品中的锂(Li)元素，引入盐分及空白值也较高，易造成对雾化器和接口锥孔的部分堵塞，同时由于仪器记忆效应形成很高的锂(Li)、硼(B)残留，影响以后对这两元素的常规分析。因此，需要设计一种适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法，选择氧化硼作为熔剂，通过高温熔融法进行稀有金属矿样品的分解。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法，包括以下步骤：
[0007]1)称取一定重量的矿石样品，将高纯氧化硼熔剂于铂金坩埚中，用铂金棒充分搅拌均匀，放入马弗炉中，缓慢加热升温；
[0008]2)在烧杯中加入盐酸溶液，将烧杯置于冰水浴中放置；
[0009]3)从马弗炉中取出铂金坩埚，趁热将坩埚中熔融物倒入上述置于冰水浴中的烧杯里，通过快速冷却使熔融物松散碎裂；
[0010]4)将烧杯转移至控温95℃电热板上，加热蒸发至硼以硼酸甲酯形式完全气化除去；
[0011]5)在烧杯中加入盐酸、氢氟酸和硫酸溶液，加热并搅拌使盐类溶解，取下冷却后定容至比色管中；
[0012]6)采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP
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AES)测定造岩元素，采用电感耦合等离子体质谱(ICP
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MS)测定稀有稀土元素。
[0013]具体的是，所述步骤1)中的高纯氧化硼熔剂与矿石样品的重量比例为5～10：1，矿石样品的重量为0.1g，且误差范围精确至0.0001g以内，高纯氧化硼熔剂的重量为0.5g～1g。
[0014]具体的是，所述步骤1)中的矿石样品需研磨至粒度低于200目。
[0015]具体的是，所述步骤1)中的马弗炉中必须从低温开始加热，升至1000℃～1100℃后保持15～20min。
[0016]具体的是，所述步骤2)中的盐酸溶液采用(1+1)盐酸溶液，30ml(1+1)盐酸溶液加入烧杯中。
[0017]具体的是，所述步骤3)中的熔融物采用冰水浴快速降温。
[0018]具体的是，所述步骤4)中的烧杯在控温95℃电热板上加热蒸发剩余3～5mL，加入10mL无水甲醇，加热蒸至近干；然后加入3mL盐酸与10mL甲醇，再次加热蒸至近干，再同样反复处理至少2次。
[0019]具体的是，所述步骤5)中的烧杯中加入10mL(1+1)盐酸、3滴氢氟酸和1mL硫酸进行提取。
[0020]具体的是，所述步骤6)中的采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP
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AES)测定硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、钛(Ti)、钙(Ca)、镁(Mg)、钾(K)、钠(Na)、锰(Mn)、磷(P)造岩元素；采用电感耦合等离子体质谱(ICP
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MS)测定锂(Li)、铷(Rb)、铯(Cs)、铌(Nb)、钽(Ta)、铍(Be)、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)、钇(Y)和钪(Sc)稀有稀土元素。
[0021]本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术设计的适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法使用氧化硼熔融进行稀有金属矿石的分解
[0023](1)利用氧化硼在高温熔融时与各种矿物的溶解反应，实现了样品的完全分解，避免了酸溶法分解不完全或生成难溶氟化物造成的测定结果偏低问题；
[0024](2)氧化硼本身不含有任何金属元素，与目前常用的过氧化钠、偏硼酸锂等熔剂相比，不会引入锂(Li)、钾(K)、钠(Na)等大量金属基体，样品溶液中盐分及空白值很低，特别适合仪器分析；
[0025](3)利用氧化硼与甲醇反应生成易挥发的硼酸甲酯的性质，可以将硼完全挥发除去，不会有任何残留，从而将样品中存在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法，其特征在于，包括以下步骤：1)称取一定重量的矿石样品，将高纯氧化硼熔剂于铂金坩埚中，用铂金棒充分搅拌均匀，放入马弗炉中，缓慢加热升温；2)在烧杯中加入盐酸溶液，将烧杯置于冰水浴中放置；3)从马弗炉中取出铂金坩埚，趁热将坩埚中熔融物倒入上述置于冰水浴中的烧杯里，通过快速冷却使熔融物松散碎裂；4)将烧杯转移至控温95℃电热板上，加热蒸发至硼以硼酸甲酯形式完全气化除去；5)在烧杯中加入盐酸、氢氟酸和硫酸溶液，加热并搅拌使盐类溶解，取下冷却后定容至比色管中；6)采用电感耦合等离子体发射光谱测定造岩元素，采用电感耦合等离子体质谱测定稀有稀土元素。2.根据权利要求1所述的适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法，其特征在于，所述步骤1)中的高纯氧化硼熔剂与矿石样品的重量比例为5～10：1，矿石样品的重量为0.1g，且误差范围精确至0.0001g以内，高纯氧化硼熔剂的重量为0.5g～1g。3.根据权利要求1所述的适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法，其特征在于，所述步骤1)中的矿石样品需研磨至粒度低于200目。4.根据权利要求1所述的适用于稀有金属矿石中多元素同时测定的样品分解方法，其特征在于，所述步骤1)中的马...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏传波，赵伟，王志明，田兴磊，陈明桂，
申请(专利权)人：山东省地质科学研究院，
类型：发明
国别省市：