CN112034023A - 一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法 - Google Patents

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余军霞
冯健
池汝安
黄书鑫
周芳
徐源来
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Abstract

本发明公开了一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法,首先向稀土矿矿样中加入强碱溶液并密闭震摇;然后采用氨气敏电极直接测定步骤1)所得浸提液中氨氮浓度,进而计算出稀土矿尾矿中残留铵盐的含量。本发明利用强碱与稀土矿粒中的残留铵发生化学反应,一步实现稀土矿样中快速、高效提取,具有分析快速方便,准确度较高,操作简便效率高等特点,可为风化壳淋积型稀土矿残留铵野外实地快速测定提供一种有效可行的检测方法。

Description

一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法
技术领域
本发明属于分析检测技术领域,具体涉及一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法。
背景技术
风化壳淋积型稀土矿富含商业利用价值很高的中重稀土,极具经济战略价值,是我国储量丰富且独具特色的优势矿产资源。风化壳淋积型稀土矿中85%左右的稀土以水合离子或羟基水合离子形式吸附在黏土矿物上,工业上通常采用堆浸或原地浸出工艺,直接注入硫酸铵或氯化铵等强电解质溶液,通过离子交换将稀土离子交换于溶液中,得到稀土浸出液,再从稀土浸出液中提取稀土。
然而,风化壳淋积型稀土矿在采用硫酸铵或氯化铵作为浸矿剂堆浸或原地浸矿闭矿后,大量铵盐残留在矿体中,并随着长期的缓慢释放,使得矿区地下水、地表水氨氮严重超标,甚至导致区域性水体污染。因此,如何快速高效或实现野外实地检测风化壳淋积型稀土矿闭矿场残留铵盐的含量为矿山制定高效淋洗脱铵技术方案提供基础数据是目前亟待解决的问题。通常采用常见强电解质盐类溶液连续提取,利用纳氏比色法测定土壤中铵态氮含量,但存在提取次数繁多、提取不完全、仪器设备要求高等问题。因此,进一步探索新型、高效、快速的土壤中铵态氮的测定方法,具有重要的研究和应用意义。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足,提供一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法,该方法操作简单,分析测定效率高、准确度高,可为风化壳淋积型稀土矿残留铵野外实地快速测定提供一种有效可行的方案。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法,包括如下步骤:
1)残留铵盐提取:向稀土矿矿样中加入强碱溶液并密闭震摇;
2)残留铵盐浓度测定:采用氨气敏电极直接测定步骤1)所得浸提液中氨氮浓度,计算稀土矿尾矿中残留铵盐的含量。
上述方案中,所述强碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙中的一种或几种。
上述方案中,所述强碱溶液的浓度为0.4~5mol/L。
上述方案中,所述稀土矿矿样与强碱溶液的固液比为1:(30~120)。
上述方案中,所述步骤1)中所述震摇速率为130-180r/min,时间为5-30min。
上述方案中,所述步骤2)中氨气敏电极测定方法为:分别配制铵根浓度为10-1~10-5mol/L的标准溶液,然后加入NaOH溶液至NaOH的浓度为0.4~5mol/L,摇匀后,氨气敏电极测定标液电位,根据电位及已知浓度,得出铵标准曲线,再根据待测样品的电位计算测定其中的氨氮浓度。
本发明的原理为:
本发明利用强碱与稀土矿粒中的残留铵发生化学反应一次性提取矿样中的残留铵(原理示意图见图1),所得碱性提取液采用氨气敏电极法直接测定其中的残留铵含量,可实现风化壳淋积型稀土矿中残留铵盐的简便、快速、高效测定。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1)本发明利用强碱与稀土矿粒中的残留铵发生化学反应,一步实现稀土矿样中快速、高效提取,可有效残留铵提取或检测工艺存在的提取工艺复杂、提取不充分和对仪器设备要求高等问题;
2)本发明涉及的操作简单,分析测定效率高,准确度高,可为风化壳淋积型稀土矿残留铵野外实地快速测定提供一种有效可行的检测方法。
附图说明
图1为本发明所述残留铵的提取原理示意图。
具体实施方式
下面申请人将结合具体的实施例对本发明作进一步的详细说明,以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。但以下内容不应理解为是对本发明的权利要求书请求保护范围的限制。
以下实施例中,所述铵态氮浓度对数logC(x)与电位值E(y)之间的线性关系采用氨气敏电极建立标准曲线得到,具体步骤为:用优纯级氯化铵分别配制铵根浓度为10-1mol/L、10-2mol/L、10-3mol/L、10-4mol/L、10-5mol/L的标准溶液,然后分别移取10mL上述标液,再加入1mL 5mol/L NaOH溶液,摇匀后,立即用氨气敏电极测定标液电位E,根据电位及已知浓度C,所得铵标准曲线方程为:y=-55.25x-284.1,线性相关系数R2=1。
实施例1
一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法,包括如下步骤:
选取江西龙南某风化壳淋积型稀土矿原地浸出闭矿场矿样作为研究对象,称取1.5g稀土矿矿样于200mL离心管瓶中,加入150mL 0.5mol/L NaOH溶液,加盖震摇20min后,采用氨气敏电极直接测定溶液中氨的浓度。
结果测定电位值为-56.40,由标准曲线计算得到铵态氮(NH4 +)浓度为7.5637×10-5mol/L,计算得到矿样中残留铵含量为136.14mg/kg。
实施例2
一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法,包括如下步骤:
选取江西龙南某风化壳淋积型稀土矿原地浸出闭矿场矿样作为研究对象,称取1.5g稀土矿矿样于200mL离心管瓶中,加入150mL 1mol/L KOH溶液,加盖震摇20min后,采用氨气敏电极直接测定溶液中氨的浓度。
结果测定电位值为-56.50,由标准曲线计算得到铵态氮浓度为7.5953×10-5mol/L,计算得到矿样中残留铵含量为136.71mg/kg。
实施例3
一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法,包括如下步骤:
选取江西定南某风化壳淋积型稀土矿原地浸出闭矿场矿样作为研究对象,称取1.5g稀土矿矿样于200mL离心管瓶中,加入150mL 2mol/L KOH溶液,加盖震摇20min后,采用氨气敏电极直接测定溶液中氨的浓度。
结果测定电位值为-60.56,由标准曲线计算得到铵态氮浓度为8.9955×10-5mol/L,计算得到矿样中残留铵含量为161.92mg/kg。
实施例4
一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法,包括如下步骤:
选取江西定南某风化壳淋积型稀土矿原地浸出闭矿场矿样作为研究对象,称取1.5g稀土矿矿样于200mL离心管瓶中,加入150mL 3mol/L NaOH溶液,加盖震摇20min后,采用氨气敏电极直接测定溶液中氨的浓度。
结果测定电位值为-60.60,由标准曲线计算得到铵态氮浓度为9.0105×10-5mol/L,计算得到矿样中残留铵含量为162.19mg/kg。
对比例1
一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法,包括如下步骤:
选取江西龙南某风化壳淋积型稀土矿原地浸出闭矿场矿样作为研究对象,称取1.5g稀土矿矿样于锥形瓶中,加入150mL 2mol/L KCl溶液,在恒温振荡仪上以160r/min的速率振荡120min,循环水真空泵和砂芯漏斗抽滤,得到提取液,留存待测;再将抽滤后得到的滤渣转移至磨口烧瓶中,重复上述操作5次,得到的提取液留存待测,将六次提取液汇总,采用氨气敏电极法测定电位值为-13.53,由标准曲线计算得到浸提液中铵态氮浓度为1.2671×10-5mol/L,计算得到矿样中残留铵含量为136.84mg/kg。
通常在利用常见强电解质溶液提取土壤中的氨氮后,由于提取液pH不高,偏弱碱性,所以通常采用纳氏比色分光光度法测定氨氮含量;若想采用氨气敏电极法来测定提取液的含量,还需调节溶液pH至强碱性,本发明所述测定方法可一步实现残留铵的高效提取和氨气敏电极法检测液的条件,可进一步突出本发明强碱提取-氨气敏电极法测铵工艺的便捷特性。
对比例2
一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法,包括如下步骤:
选取江西定南某风化壳淋积型稀土矿原地浸出闭矿场矿样作为研究对象,称取1.5g稀土矿矿样于锥形瓶中,加入150mL 2mol/L KCl溶液,在恒温振荡仪上以160r/min的速率振荡120min,循环水真空泵和砂芯漏斗抽滤,得到提取液,留存待测。再将抽滤后得到的滤渣转移至磨口烧瓶中,重复上述操作2次,得到的提取液留存待测,将三次提取液汇总,采用氨气敏电极法测定电位值为-32.15,由标准曲线计算得到浸提液中铵态氮浓度为2.7531×10-5mol/L,计算得到矿样中残留铵含量为148.66mg/kg。
对比例3
一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法,包括如下步骤:
选取江西定南某风化壳淋积型稀土矿原地浸出闭矿场矿样作为研究对象,称取1.5g稀土矿矿样于锥形瓶中,加入150mL 2mol/L KCl溶液,在恒温振荡仪上以160r/min的速率振荡120min,循环水真空泵和砂芯漏斗抽滤,得到提取液,留存待测。再将抽滤后得到的滤渣转移至磨口烧瓶中,重复上述操作5次,得到的提取液留存待测,将六次提取液汇总,采用氨气敏电极法测定电位值为-17.60,由标准曲线计算得到浸提液中铵态氮浓度为1.5013×10-5mol/L,计算得到矿样中残留铵含量为162.14mg/kg。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本发明的范围,本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解,凡是依据本发明的技术实质对以上事实方式所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种快速测定风化壳淋积型稀土矿残留铵盐的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)残留铵盐提取:向稀土矿矿样中加入强碱溶液并密闭震摇;
2)残留铵盐浓度测定:采用氨气敏电极直接测定步骤1)所得浸提液中氨氮浓度,计算稀土矿尾矿中残留铵盐的含量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述强碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述强碱溶液的浓度为0.4~5mol/L。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述稀土矿矿样与强碱溶液的固液比为1:(30~120)。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3)中所述震摇速率为130~180r/min,时间为5-30min。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氨气敏电极测定方法为:分别配制铵根浓度为10-1~10-5mol/L的标准溶液,然后加入NaOH溶液至NaOH的浓度为0.4~5mol/L,摇匀后,氨气敏电极测定标液电位,根据电位及已知浓度,得出铵标准曲线,再根据待测样品的电位计算测定其中的氨氮浓度。
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