宋 晉，盧 智，楊 蓉，張 熙，邱 丹

（西昌地礦檢測(cè)中心, 四川 西昌 615000）

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，稀有金屬在現(xiàn)代工業(yè)中的地位和價(jià)值不斷提高，特別是，高尖端制造業(yè)，對(duì)稀有金屬的依賴度也不斷提升。針對(duì)這種現(xiàn)實(shí)需求，礦產(chǎn)勘探研究人員應(yīng)該不斷加強(qiáng)稀有金屬元素分析技術(shù)的研究，為我國(guó)稀有金屬礦產(chǎn)資源勘探和開(kāi)采提供更多有效的技術(shù)支持。

1 巖礦金屬元素化學(xué)分析技術(shù)

1.1 元素全分析技術(shù)

元素全分析技術(shù)是一種對(duì)巖石礦物中所有化學(xué)成分全面分析的一種技術(shù)方法。該項(xiàng)技術(shù)需要應(yīng)用光譜法來(lái)完成巖石和礦物的分析，用此技術(shù)方法能夠了解巖石礦物中包含的各種元素，并分析出哪些元素占比較大，然后再分析稀有金屬元素。由于該方法需要對(duì)巖石礦物中的所有化學(xué)元素都要進(jìn)行分析，所以應(yīng)用成本較高。在一般的巖礦分析中，通常只有需要找到1～2 種稀有金屬元素，如果沒(méi)有必要完全了解巖礦的全部成分，一般較少使用全分析技術(shù)。

1.2 特定元素分析技術(shù)

特定元素分析技術(shù)的目的在于分析巖礦中的某一特定元素，而忽略了不需要檢測(cè)的其他元素。該技術(shù)方法主要用于巖礦中價(jià)值較高的稀有金屬檢測(cè)，并能對(duì)各種巖石礦物樣品進(jìn)行系統(tǒng)性分析，在稀有金屬礦物分析中較為常用。

1.3 組合分析技術(shù)

組合分析技術(shù)是一種系統(tǒng)的巖礦元素化學(xué)分析方法，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠系統(tǒng)的分析巖礦中各種元素的成分和分布情況，主要應(yīng)用于多種元素巖礦的勘探過(guò)程中，分析結(jié)果較為準(zhǔn)確，能夠有效指導(dǎo)稀有金屬礦藏勘探工作。

2 巖礦中幾種稀有金屬的分析方法

2.1 鋰元素的化學(xué)分析

1） 鋰元素的分離方法。分析測(cè)定鋰、鋰等堿金屬元素前，應(yīng)首先將其與鐵、鋁、鈦、鈣、鎂等元素分離。結(jié)合鋰元素在有機(jī)溶劑中溶解度較高的這一物理性質(zhì)，鋰可以與其他堿金屬進(jìn)行有效分離。以戊醇溶劑來(lái)說(shuō)，氯化鋰在戊醇中的溶解度能夠達(dá)到6.5g/100mL，而氯化鉀、氯化鈉、氯化銣在戊醇中的溶解度非常低，分別是0.005g/100mL、0.004g/100mL、0.008g/100mL。所以，利用堿金屬元素在戊醇中溶解度的差異性能夠有效對(duì)鋰元素進(jìn)行提取。2） 鋰元素的測(cè)定方法。鋰的測(cè)定可以通過(guò)稱取四氧化鋰硫酸鹽進(jìn)行。該方法的具體原理是：用碳酸鈣分解巖石樣品中的氯化銨，除去鈣元素，得到堿金屬的混合氯化物，然后蒸發(fā)除去無(wú)水丙酮，最后在有機(jī)玻璃器皿中除去氯化鋰，這種實(shí)驗(yàn)方法運(yùn)用到的化學(xué)試劑種類(lèi)較多，主要包括碳酸鈣溶液、氫氧化鈣溶液、甲酸銨溶液、氯化銨溶液以及硫酸和鹽酸溶液等。3） 鋰元素的分析步驟。首先，應(yīng)該選擇0.5g 巖礦樣品，同時(shí)選擇0.5g 氯化銨樣品，再把兩個(gè)樣品用研磨筒研磨成細(xì)顆粒，加入5g碳酸鈣后攪拌均勻，攪拌完成之后，再將混合粉末加入干凈的坩堝之中進(jìn)行加熱，再坩堝加熱時(shí)，需要在坩堝下面放置石棉網(wǎng)，高溫加熱到900℃，時(shí)間需要持續(xù)1h。然后讓坩堝稍微冷卻后，加入一些熱水吹洗坩堝內(nèi)壁部分，此時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)燒結(jié)礦不易破碎，可將其移入磨筒中，磨成粉末。再加入50mL 純凈水，將溶液加熱沸騰后持續(xù)15min，再將沸騰后的混合溶液進(jìn)行過(guò)濾，將濾液導(dǎo)入另一個(gè)燒杯中，剩余的液體再按這一步驟重復(fù)操作，進(jìn)行兩次操作后，用飽和氫氧化鈣溶液進(jìn)行清洗，再加入0.5g 氯化銨、2mL 濃氫氧化銨和25mL 飽和碳酸銨，將混合液體加熱至沸騰5min，然后進(jìn)行過(guò)濾。用熱水沉淀五次，濾液收集在蒸發(fā)皿中。液體蒸發(fā)干燥后，在600℃的溫?cái)z氏度下燃燒除去銨鹽。加熱后產(chǎn)生的沉淀物用致密濾紙過(guò)濾并收集在陶瓷蒸發(fā)皿中進(jìn)行烘干處理。同時(shí)，用1%的草酸銨對(duì)溶液進(jìn)行洗滌，直至溶液完全蒸發(fā)干燥，然后將干燥殘?jiān)?50～600℃的溫度下燃燒，除去銨鹽。完全冷卻后，加入2mL 1∶1 鹽酸，得到堿金屬氯化物。用棒子將其磨成粉末，加入25mL 無(wú)水丙酮和1 滴濃鹽酸，防止形成不溶性氫氧化鋰。待沉淀沉到容器底部后，用丙酮濕潤(rùn)的濾紙收集濾液，放在已知重量的容器中，在將沉淀用丙酮清洗三次。然后將混合濾液蒸發(fā)干燥。冷卻后，加入少量的硫酸，繼續(xù)重復(fù)蒸發(fā)操作，再加熱除去多余硫酸，燃燒1min 以上直到鹽熔化，冷卻后稱四氧化鋰質(zhì)量，進(jìn)而分析出巖礦中鋰元素含量。

2.2 稀土元素的化學(xué)分析

稀土元素是永磁材料的主要來(lái)源，一般只存深度較深的酸性巖石中，如獨(dú)居石、黑色稀有金礦石等中容易發(fā)現(xiàn)稀土元素，在鋯石和石英中也會(huì)含有少量的稀土元素。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，稀土元素在地殼中的含量非常稀有，含量的大概只有萬(wàn)分之一到萬(wàn)分之二左右。稀土礦物種類(lèi)較為多樣，其中最為常見(jiàn)的是硅酸鹽和磷酸鹽形式存在，稀土元素的分析方法主要有草酸鹽沉淀測(cè)重法，運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)方法可以有效提取純化后的草酸稀土。在進(jìn)行燃燒反應(yīng)照制取稀土氧化物，并對(duì)生成的氧化物進(jìn)行質(zhì)量測(cè)量，分析出樣本稀土元素含量，這種方法主要應(yīng)用于稀土含量相對(duì)豐富的巖礦分析，如果巖礦中的當(dāng)稀土元素含量低于0.1%時(shí)，由于測(cè)重法的測(cè)試精度不夠，元素分析的準(zhǔn)確性下降，導(dǎo)致該方法效果不佳。所以，對(duì)于稀土元素含量較低的巖礦分析，可采用比色分析法，具體方法是分別測(cè)定巖礦中每種稀土元素的含量和分布情況，比色分析法利用光譜學(xué)和X 射線來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原理是在硝酸或氯酸溶液中，每種稀土元素都會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，再根據(jù)光譜顏色可以分析出各種元素的含量和分布特征。

2.3 硒元素和碲元素的化學(xué)分析

硒元素主要在原生巖漿硫化物之中，其含量在200g/t 左右，碲元素比硒元素含量更低，通常約在2g/t。硒元素一般在巖漿沉積礦物中和銅、銀、鉛等金屬元素結(jié)合成化合物。碲元素通常與鐵、銀、金、汞等金屬元素結(jié)合成化合物，形成碲礦。自然界中的硒元素和碲元素也不都與金屬結(jié)合成化合物，通常也會(huì)以游離態(tài)和單質(zhì)的形式存在。如果這兩種元素的單質(zhì)暴露在空氣中，容易形成硒的氧化物和碲酸鹽類(lèi)物質(zhì)。針對(duì)不同的硒和碲的存在形態(tài)，應(yīng)采用不同的分析測(cè)試方法，質(zhì)量分析法一般最為常用的測(cè)量方法。硒和碲通常存在于硫化物礦物和金銀礦石中，經(jīng)硝酸處理后可分解。如果礦物樣本中含有大量的硫化物，需要加入一定量的碘化鉀加速硒元素和碲元素的溶解。值得注意的是王水或鹽酸不能用于硒元素和碲元素的化學(xué)分析，如果巖石和礦物樣品很難溶于酸，可使用堿性或酸性溶液進(jìn)行融化，將其轉(zhuǎn)化為可溶于水的鹽。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，巖礦中稀有金屬的分析技術(shù)方法較多，主要由化學(xué)實(shí)驗(yàn)法和光譜分析法等技術(shù)手段。在進(jìn)行巖礦稀有金屬分析過(guò)程中，通?？梢圆捎萌治龇?，特定元素分析法和綜合分析法等多種方式，針對(duì)不同的稀有金屬元素應(yīng)選擇恰當(dāng)合理的化學(xué)分析方法，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)高效的嚴(yán)礦稀有金屬元素成分和含量分析，為礦產(chǎn)勘探提供有效數(shù)據(jù)支撐，從而促進(jìn)我國(guó)稀有金屬勘探工作的高效開(kāi)展。