CN112179973A - 一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，本发明具体包括以下步骤：S1、准确称取0.5～2.0g样品放入消解罐，加入氢氧化钠溶液，摇匀，装入消解仪，输入升温曲线进行消解；S2、将消解液酸化混匀；S3、取适量的消解液，依次进行补酸、定容和混匀；S4、采用电感耦合等离子体质谱法同时测定15种有效稀土元素的含量。该方法操作简便，结果准确、可靠，能同时测定15种稀土元素，相对标准偏差RSD＜7.4％，加标回收率96.47～110.18％。本发明可广泛应用于三水铝土矿的综合评价，所测定的“有效稀土”比总稀土能更能有效地评价铝土矿的综合利用价值，满足生产及科研需要，具有推广应用价值。

Description

一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法
技术领域
本发明涉及地质检测技术领域，具体为一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法。
背景技术
稀土元素被称为“工业味精”，是珍贵的战略金属资源，但由于稀土元素较为分散，独立矿床较少，我国作为稀土的供应大国，伴随着稀土的开采，生态环境也受到了很大破坏，为巩固我国第一大稀土生产和供应国地位，保护环境，对稀土的综合回收利用研究就显得十分必要迫切。
铝土矿一般含有镓、钪、稀土等有用组分，在高温拜耳法生产氧化铝的生产过程中，稀土元素随伴着铁、钛等进入赤泥而被富集，仅仅我国每年就有3000万吨赤泥产出；三水铝土矿也往往伴生有一定含量的稀土元素，这些稀土元素在低温拜耳法生产工艺中也会留在赤泥中，因此对拜耳法赤泥中的稀土元素的综合利用成为广大科研工作者研究方向。
有研究表明赤泥中的有价金属元素一般采用湿法冶金中的酸浸工艺，但赤泥中稀土元素的回收利用进入规模生产的却少之又少，究其原因还是因为赤泥中的稀土元素含量低，限制了赤泥中稀土元素的回收利用，如果能够在铝土矿的勘探、开采和加工时对稀土含量较高的铝土矿单独圈出矿体、开采和加工，就能够得到稀土元素含量较高的赤泥，使赤泥中稀土元素的回收利用变得更为经济可行。
近几年随着国内铝土矿资源日益匮乏，占世界的86％三水铝土矿越来越受到重视，对三水铝土矿的进口需求越来越大，但三水铝土矿的评价标准不同于国内的一水铝土矿，三水铝土矿中的活性硅和有效铝对产品的品质起着至关重要的作用，在模拟低温拜耳法氧化铝生产工艺检测活性硅和有效铝的过程中，三水铝土矿中的部分稀土元素经碱溶被从矿物晶格中释放并进入赤泥中，这部分稀土元素经过酸化后很容易溶出，很容易得到综合回收利用，因此有必要引入“有效稀土”这一概念，来定义这部分进入赤泥而又容易被酸化溶出的稀土元素，“有效稀土”含量的高低能更有效地评价三水铝土矿中稀土元素的综合利用价值。
目前，我国还没有完整、高效的三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，引入了“有效稀土”这一概念来更有效地评价该矿的稀土元素的综合利用价值。“有效稀土”的测定技术是结合河南省地方标准《三水铝土矿有效铝、活性硅含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》(DB41/T1568-2018)，也可以结合发明专利《一种三水铝石型铝土矿中有效铝和活性硅的测定方法》(201611144854.2)，利用仪器分析而实现的，该技术设计合理、环保效率高、干扰少，分析精密度好、准确度高。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，具体包括以下步骤：
S1、准确称取0.5～2.0g样品放入消解罐，加入氢氧化钠溶液，摇匀，装入消解仪，输入升温曲线进行消解；
S2、将消解液酸化、混匀；
S3、取适量的消解液，依次进行补酸、定容和混匀；
S4、采用电感耦合等离子体质谱法同时测定15种有效稀土元素的含量。
优选的，所述步骤S1中加入氢氧化钠溶液的量为2.0～20.0mL，且加入氢氧化钠溶液的浓度为10～200g/L。
优选的，所述步骤S1中消解的温度为0～145℃，且消解的时间为5～30min。
优选的，所述步骤S2中将消解液转入盛有100.0mL0.1～0.6mol/L盐酸的250mL烧杯中，放置或加热5～120min，溶解其中的有效稀土元素，冷却后将溶液转入250mL容量瓶定容、混匀。
优选的，所述步骤S3中取分液1～10mL于100mL容量瓶中，加水稀释至20mL后，加入50％硝酸4mL，用水定容、混匀。
优选的，所述步骤S1中微波消解为程序升温法，具体是先在5min内从室温升高至50℃消解，再在10min内从50℃升至145℃，然后在145℃消解30min。
优选的，一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，其优选步骤如下：
T1、准确称取1.0000g样品放入消解罐，加入10.0mL90g/L氢氧化钠溶液，摇匀，装入消解仪，输入升温曲线，在145℃下消解30min；
T2、将消解液转入盛有100.0mL0.6mol/L盐酸的250mL烧杯中，加热微沸5min溶解其中的有效稀土元素，冷却后将溶液转入250mL容量瓶定容、混匀；
T3、取分液5mL于100mL容量瓶中，加水稀释至20mL后，再加入50％硝酸4mL，用水定容、混匀；
T4、采用电感耦合等离子体质谱法测定有效稀土元素的含量。
(三)有益效果
本发明提供了一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，通过所测定的“有效稀土”比总稀土能更有效地评价铝土矿的综合利用价值，可用于三水铝土矿矿产勘查稀土元素的综合评价及赤泥中稀土元素的综合回收利用评价，满足生产及科研需要，具有推广应用价值。
(2)、该三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，相对标准偏差RSD＜7.4％，加标回收率96.47～110.18％，测定结果准确可靠。
(3)、该三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，通过微波消解技术模拟低温拜耳法对试样进行分解，三水铝土矿采用氢氧化钠溶液消解酸化后，取分液加酸定容后采用质谱法测试，方法与活性硅有效铝测定方法配套使用，提高工作效率，有节能环保的效果。
附图说明
图1为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供三种技术方案：一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，具体包括以下实施例：
实施例1
S1、准确称取0.5000g样品放入消解罐，加入10.0mL80g/L氢氧化钠溶液，摇匀，装入消解仪，输入升温曲线，在140℃下消解20min。
S2、将消解液转入盛有100.0mL0.6mol/L盐酸的250mL烧杯中，加热微沸5min溶解其中的有效稀土元素，冷却后将溶液转入250mL容量瓶定容、混匀。
S3、取分液10mL于100mL容量瓶中，加入50％的硝酸4mL，用水定容、混匀。
S4、采用电感耦合等离子体质谱法同时测定15种有效稀土元素的含量。
实施例2
S1、准确称取1.0000g样品放入消解罐，加入10.0mL90g/L氢氧化钠溶液，摇匀，装入消解仪，输入升温曲线，在145℃下消解30min。
S2、将消解液转入盛有100.0mL0.6mol/L盐酸的250mL烧杯中，加热微沸30min溶解其中的有效稀土元素，冷却后将溶液转入250mL容量瓶定容、混匀。
S3、取分液5mL于100mL容量瓶中，加水稀释至20mL后，加入50％的硝酸4mL，用水定容、混匀。
S4、采用电感耦合等离子体质谱法同时测定15种有效稀土元素的含量。
本发明实施例中所使用的仪器与主要试剂如下：
(1)电感耦合等离子体质谱仪。
(2)密闭微波消解仪。
(3)15种稀土元素(Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)混合标准储备溶液：100μg/mL(国家标准物质研究中心)；
(4)内标储备液：ρ(Re、Rh)＝20μg/mL(美国ThermoFisher公司)；
(5)15种稀土元素混合工作曲线溶液系列：采用15种稀土元素混合标准储备溶液逐级稀释，每个稀土分量均为0.0、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、250.0μg/mL(2％硝酸介质)；
(6)氢氧化钠、盐酸：均为优级纯；
(7)实验用水为去离子交换水(电阻率≥18MΩ·cm)。
实验步骤：
准确称取1.0000g样品放入消解罐，加入10.0mL90g/L氢氧化钠溶液，摇匀，装入消解仪，输入升温曲线，在145℃下消解30min。
将消解液转入盛有100.0mL0.6mol/L盐酸的250mL烧杯中，加热微沸5min溶解其中的有效稀土元素，冷却后将溶液转入250mL容量瓶定容、混匀。
取分液5mL于100mL容量瓶中，加水稀释至20～30mL后，加入50％的硝酸4mL用水定容、混匀。
采用电感耦合等离子体质谱法测定有效稀土元素的含量。
分析结果见表1，结果表明，精密度可以达到要求。
表1
为了测试该方法的准确度，对该样品做了加标回收实验，见表2。
Figure BDA0002676270820000061
表2
Figure BDA0002676270820000071
在上述的实施例中，相对标准偏差RSD＜7.4％，加标回收率96.47～110.18％，其相应的准确度和精密度均满足实验的要求，该方法是可行的。
综上所述
本发明通过试样分解，三水铝土矿采用选定的上述微波消解程序，用氢氧化钠溶液消解，盐酸酸化后，取分液加酸定容后测试，方法与活性硅和有效铝测定方法配套使用，提高工作效率，有节能环保的效果，相对标准偏差RSD＜7.4％，加标回收率96.47～110.18％，测定结果准确可靠，所测定的“有效稀土”元素含量比总稀土元素含量能更有效地评价三水铝土矿中稀土元素的综合利用价值，可用于三水铝土矿矿产勘查综合评价及赤泥的综合回收利用评价，满足生产及科研需要，具有推广应用价值。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、准确称取0.5～2.0g样品放入消解罐，加入氢氧化钠溶液，摇匀，装入消解仪，输入升温曲线进行消解；
S2、将消解液酸化、混匀；
S3、取适量的消解液，依次进行补酸、定容和混匀；
S4、采用电感耦合等离子体质谱法同时测定15种有效稀土元素的含量。
2.根据权利要求1所述的一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，其特征在于：所述步骤S1中加入氢氧化钠溶液的量为2.0～20.0mL，且加入氢氧化钠溶液的浓度为10～200g/L。
3.根据权利要求1所述的一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，其特征在于：所述步骤S1中消解的温度为0～145℃，且消解的时间为5～30min。
4.根据权利要求1所述的一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，其特征在于：所述步骤S2中将消解液转入盛有100.0mL0.1～0.6mol/L盐酸的250mL烧杯中，放置或加热5～120min，溶解其中的有效稀土元素，冷却后将溶液转入250mL容量瓶定容、混匀。
5.根据权利要求1所述的一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，其特征在于：所述步骤S3中取分液1～10mL于100mL容量瓶中，加水稀释至20mL后，加入50％硝酸4mL，用水定容、混匀。
6.根据权利要求1所述的一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，其特征在于：所述步骤S1中微波消解为程序升温法，具体是先在5min内从室温升高至50℃消解，再在10min内从50℃升至145℃，然后在145℃消解30min。
7.根据权利要求1所述的一种三水铝土矿中有效稀土元素含量的测定方法，其特征在于：其优选步骤如下：
T1、准确称取1.0000g样品放入消解罐，加入10.0mL 90g/L氢氧化钠溶液，摇匀，装入消解仪，输入升温曲线，在145℃下消解30min；
T2、将消解液转入盛有100.0mL 0.6mol/L盐酸的250mL烧杯中，加热微沸5min，溶解其中的有效稀土元素，冷却后将溶液转入250mL容量瓶定容、混匀；
T3、取分液5mL于100mL容量瓶中，加水稀释至20mL后，再加入50％硝酸4mL，用水定容、混匀；
T4、采用电感耦合等离子体质谱法测定有效稀土元素的含量。
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