王鴻

摘 要：為了使巖礦中的稀有和稀散元素元素得到全方位的利用，就必須針對這些元素采取先進(jìn)的技術(shù)和方法，并進(jìn)行相關(guān)的化學(xué)分析，擴(kuò)大這些元素的應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：巖礦；稀有元素；稀散元素；化學(xué)分析

中圖分類號：P575 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.075

由于巖礦中的稀有和稀散元素自身具有獨(dú)特的性能，所以常被用在各大工業(yè)領(lǐng)域，尤其是原子能行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)、電工行業(yè)、國防行業(yè)及航空行業(yè)等，并且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，它們的用途越來越廣泛，發(fā)揮的作用越來越大。但是，由于技術(shù)方面存在問題，對稀有和稀散元素的分析不是很到位，導(dǎo)致對這些元素不能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的定量、定性分析，分析手段和方法十分單一。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近些年來的分析手段也不斷進(jìn)步，逐漸實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)、快速的目標(biāo)，并能夠?qū)ο∮泻拖∩⒃剡M(jìn)行復(fù)雜成分的化學(xué)分析，使得結(jié)果十分精確而全面，為我國的工業(yè)化發(fā)展提供了動力。

1 稀土元素的相關(guān)化學(xué)分析

經(jīng)過長期的研究和分析測量發(fā)現(xiàn)，稀土元素大量存在于高鈉巖石當(dāng)中。就含量來說，在地殼中，稀土元素的含量非常少，僅僅少部分存在于深層的酸性巖石當(dāng)中，分布位置十分局限；但是在酸性巖石當(dāng)中，多種礦物種類都含有稀土元素，最為常見的便是磷酸鹽類、矽酸鹽類。對于上述礦物種類中稀土元素的檢驗(yàn)，通常情況下采用草酸鹽沉淀，然后分析剩余質(zhì)量的方法來對巖礦中稀土元素的含量進(jìn)行分析的化學(xué)分析方法。通過這種手段，能夠獲得比較純凈的草酸稀土，然后在接下來的試驗(yàn)中再在高溫下對這些草酸稀土灼燒；灼燒完成后，再對剩余的氧化物稱重。通過這些數(shù)據(jù)來分析稀土的化學(xué)成分。

2 鋰元素的相關(guān)化學(xué)分析

2.1 鋰元素的分離

要想對鋰元素進(jìn)行相關(guān)的化學(xué)測定分析，就必須先對鋰元素進(jìn)行分離——將鋰元素從其他堿金屬，比如鐵、鈦、鋁、鈣等元素中分離出來。分離時，要先分析這些堿金屬氯化物在固定的有機(jī)溶劑中的溶解度，然后根據(jù)氯化鋰的溶解度較大的原理對其進(jìn)行鋰元素的分離。通常情況下，氯化鋰的溶解度是6.5 g/100 mL，而氯化鉀、氯化鈉等的溶解度均小于氯化鋰。

2.2 鋰元素的測定方法

鋰元素最為常用的方法便是LiSO4質(zhì)量法。這種方法的原理是，首先使用碳酸鈣和氯化銨將物品分解，將鈣除去，得到堿金屬混合氯化物；然后進(jìn)行蒸發(fā)步驟，接著使用無水丙酮抽取。此時，仍然是利用溶解度不同進(jìn)行分離。完成這一步驟后，鋰便被溶解在丙酮中。之后，對丙酮進(jìn)行蒸發(fā)，將剩余的氯化鋰轉(zhuǎn)化為硫酸鋰，進(jìn)行稱重操作，便可實(shí)現(xiàn)對鋰元素的測定。在這個過程中，會使用到碳酸鈣試劑、氯化銨試劑、氫氧化銨試劑、氫氧化鈣飽和溶液、草酸銨飽和溶液、碳酸銨飽和溶液和鹽酸和硫酸。具體的操作步驟為，首先將0.5 g的礦樣和0.5 g的氯化銨放置研缸中研磨，直到均勻磨細(xì)為止；然后加入5 g的碳酸鈣，將三者混合均勻，準(zhǔn)備一個底部鋪有碳酸鈣的鎳坩堝，將其放入到坩堝中，加熱10 min至900 ℃，然后繼續(xù)加熱，用熱水對坩堝內(nèi)部進(jìn)行吹洗；取300 mL放置于燒杯中，進(jìn)行蒸發(fā)操作，蒸發(fā)到100 mL；接著將0.5 g的氯化銨、氫氧化銨和碳酸溶液加進(jìn)去，煮沸，進(jìn)行后續(xù)的加熱、冷卻操作；最后將沉淀物放置到蒸發(fā)皿當(dāng)中，向其中加入鹽酸，將其中的水分蒸發(fā)干凈，對堿金屬進(jìn)行研磨，加入無水丙酮和濃鹽酸，生成LiSO4，對其稱重。

3 稀土元素的化學(xué)分析

從當(dāng)前的狀況來看，稀土元素成分僅僅大量存在于高納巖石當(dāng)中，在其他巖石當(dāng)中幾乎不存在。稀土成分在地殼中的含量為0.01%～0.02%，它們通常存在于地殼中呈酸性的深層巖石當(dāng)中，含量不是很大。經(jīng)過長期分析發(fā)現(xiàn)，在地殼中，稀土元素礦物的種類十分豐富，通?？梢詫⑺鼈兎殖闪姿猁}類、矽酸鹽類等。其中，最為常見的礦種為獨(dú)居石和黑稀金礦等。這些礦種在當(dāng)前的工業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，需求很大。此外，還有當(dāng)前十分稀缺的鋯英石和曲晶石中的微量元素。這些元素在地殼中的含量十分稀少。

目前，測定稀土含量的測定方法是草酸鹽測定法，即利用草酸鹽形式沉淀，然后稱質(zhì)量的方法進(jìn)行含量測定。這種方法是當(dāng)前測定稀土含量最為常用的方法。通過這種方法得到的草酸稀土非常純凈。將干凈的草酸稀土灼燒為稀土氧化物，然后對其稱重。在進(jìn)行測定的過程中，除了對稀土元素的含量進(jìn)行測定外，還要對釷、鈧的氧化物稱重。在這個過程中，要采用有機(jī)試劑，也可以采用碘量法的測試方法來間接測定稀土元素的含量。直接方法有絡(luò)合滴定法。通過這種方法能夠直接測定稀土元素的含量。

在實(shí)際測定過程中，如果稀土元素的含量在0.1%以下，采用質(zhì)量法和容量法都將很難測定出準(zhǔn)確結(jié)果。所以，為了打破這一局限，經(jīng)過長期的研究，最終使用比色法來進(jìn)行稀土元素的測定。也可以使用光譜法或者X光譜法，即根據(jù)不同元素吸收波長不同的原理測定。

4 硒和碲元素的化學(xué)分析

硒和碲元素是非常常見且十分典型的親銅元素，它們通常存在于巖漿形成的硫化物當(dāng)中。測定其含量要采取諾達(dá)克氏的測定方法。在漿液礦床中，硒元素會與銅元素、鉛元素、銀元素形成各式各樣的硒化礦物，而碲元素會與金元素、銀元素、鐵元素等形成各式各樣的碲化礦物。在自然界中，硒和碲是以游離狀態(tài)存在的。

在對硒元素和碲元素進(jìn)行測定候，最為常用的方法是質(zhì)量法。測定時，首先將濃酸鹽溶液利用二氧化硫或者飽和溶液和聯(lián)氨鹽酸鹽將這兩種元素分離成單體狀態(tài)，然后過濾、烘干和稱重。

5 結(jié)束語

隨著我國地質(zhì)勘探行業(yè)的不斷發(fā)展，巖礦中稀土和稀散元素的分析方法和手段也要不斷進(jìn)步，相關(guān)的工作人員要提高自身的綜合素質(zhì)，為我國的地質(zhì)勘探事業(yè)打下堅定的基礎(chǔ)。

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〔編輯：劉曉芳〕