一种包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌的测定方法与流程

1.本发明涉及钢铁冶金分析技术领域，尤其涉及一种包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌的测定方法。


背景技术：

2.钪、铌在电子、冶金、航天、军工等行业应用广泛。白云鄂博矿是铁、稀土、铌、钪多金属伴生矿床，含有71种元素，白云鄂博矿选铁后排入尾矿坝，该尾矿中钪含量约为0.050％，铌含量高于0.070％，其价值非常客观，准确测定尾矿中钪、铌含量，对包钢尾矿进行回收利用非常重要。
3.目前钪、铌的测定方法主要有化学法、分光光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱法等。化学法中重量法可以测定质量分数高达50％的铌，但铌、钽共生、分离困难，操作过程复杂、结果偏高；分光光度法虽然可以测定0.01％左右的铌，但是同样钽被同时测定；电感耦合等离子体发射光谱法测定铌的强度低，测定准确度低。近年来，测定钪大多采用电感耦合等离子体发射光谱法，如庞学勇讨论了《icp-aes法测定白云鄂博矿选铁尾矿中钪量》但是关于icp-ms法同时测定包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌却无标准方法及文献报道。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌的测定方法，灵敏度高，测定速度快，操作简便而且相对于其他方法干扰小，同时有良好的选择性；采用铑做内标，提高测定稳定性，能够为尾矿回收综合利用控制过程提供准确数据。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.本发明一种包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌的测定方法，包括：称取试样于瓷灰皿中，置于马弗炉灼烧，将尾矿中碳及碳化物完全灼烧分解后转入铂金坩埚中，加入稀硫酸、氢氟酸加热溶解试样，至硫酸发烟取下冷却、加入一定量的焦硫酸钾后置于马弗炉中熔融，稀盐酸溶解盐类后，加入少量酒石酸溶液，转入容量瓶中，利用icp-ms进行钪、铌的测定。
7.2.根据权利要求1所述的包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌的测定方法，其特征在于：具体包括：
8.步骤1：称取样品于已经洗净的瓷灰皿中，置于马弗炉灼烧至碳及碳化物完全灼烧分解，取出、冷至室温；
9.步骤2：将灼烧后的样品扫入铂金坩埚中，加入(1 1)硫酸l、氢氟酸，低温加热分解并蒸发至冒硫酸烟，取下、冷至室温；
10.步骤3：称取一定量焦硫酸钾于上述铂金坩埚中，将铂金坩埚放入马弗炉中，将马弗炉继续升温至700℃，在此温度下熔融一定时间，取出、冷至室温；
11.步骤4：将上述铂金坩埚放入烧杯中，加入热水、盐酸、酒石酸，低温加热提取并溶解熔块，将溶液转移至容量瓶中，以高纯水定容；
12.空白样品溶液的制备：另取一铂金坩埚加(1 1)硫酸、氢氟酸，低温加热分解并蒸
发至冒硫酸烟，取下、冷至室温；继续依次按步骤2、步骤3、步骤4操作，此为空白样品；
13.步骤5：当样品中钪、铌含量《0.025％时，上述溶液直接测定；当样品中钪、铌含量》0.025％时，分取上述溶液于容量瓶中，补加盐酸、酒石酸，以高纯水定容，摇匀；上机测定；空白样品溶液同步操作；
14.步骤6：标准校正曲线溶液的配置
15.铌单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；钪单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；铝单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；钙单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；铁单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；
16.将铌、钪单元素标准溶液分别逐级稀释为5.00μg/ml；
17.分别取5.00μg/ml的铌、钪标准溶液0、0.500ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、5.00ml于250ml容量瓶中,加入铁、钙、铝单元素标准溶液，配制成溶液中分别含fe10.00％、ca8.00％、al3.00％与试样基体匹配,加入10ml盐酸、5ml酒石酸，以高纯水定容，摇匀；此溶液制作标准曲线用；此标准系列钪、铌的浓度分别为0、10.00ng/ml、20.00ng/ml、40.00ng/ml、60.00ng/ml、100.00ng/ml；
18.步骤7：选择内标元素
19.测定仪器为icap rq型电感耦合等离子体质谱仪；
20.使用铑rh
103
做内标元素；铑单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；逐级稀释浓度为10μg/l，与样品溶液同时在线加入；
21.试样中各元素的含量按下式计算：
22.w％＝(w
i-w0)
×f23.式中：w-样品中元素的质量百分含量；
24.w
0-元素在待测空白溶液中质量百分数；
25.w
i-元素在待测的样品中的质量百分数；
26.f-稀释倍数。
27.进一步的，酒石酸的浓度为50g/l。
28.进一步的，本方法检测范围:sc 0.0005at～0.30at％；nb 0.0005at～0.30at％。
29.进一步的，所述步骤3中将铂金坩埚放入200℃马弗炉中。
30.进一步的，所述步骤1中马弗炉的灼烧温度为750℃，灼烧时间为30min。
31.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
32.本发明所述用于测定包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌的方法；
33.由于包头白云鄂博选冶尾矿中碳含量波动较大，通常在1.0～20.0％，高含量的碳会腐蚀铂金坩埚，所以本发明将样品预先于750℃马弗炉灼烧30分钟，将尾矿中碳及碳化物完全灼烧分解后转入铂金坩埚中，可以避免腐蚀铂金坩埚。
34.其次，本发明使用(1 1)硫酸1ml、氢氟酸5ml、前期处理试样，可以将样品中硅、硼形成氟化物逸出，从而避免硅、硼对钪的测定干扰。再使用1.50克焦硫酸钾处理残渣、盐酸10ml、酒石酸5ml(50g/l)浸取熔块，使用的化学试剂少，更加节约材料；本发明操作简单，6小时内同时测定完成钪、铌，试样直接分解后测定，无需分离，方法简单快速，准确度高。
35.本发明利用焦硫酸钾在300℃分解产生硫酸盐的特点，能更好的与钪及铌化合物
反应，生成相应的易溶于水的硫酸盐，尤其后续浸取熔块时，可以避免铌的水解。加入焦硫酸钾于铂金坩埚后，将铂金坩埚放入200℃马弗炉中，将马弗炉继续升温至700℃，从而焦硫酸钾缓慢分解，使焦硫酸钾与样品充分反应，将样品在700℃、10分钟内完全分解。
36.采用在线加入铑(rh)内标的方法，提高测定稳定性，使得测定结果灵敏度高、结果更加准确。
37.利用icp-ms进行测定包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌,检测范围:sc0.0005at～0.30at％；nb0.0005at～0.30at％。
38.本发明通过对包头白云鄂博选冶尾矿样品的多次检验，应用效果良好。本发明采用基体匹配消除基体干扰，具有线性范围宽，灵敏度高，操作简便，分析结果准确、可靠的特点，为包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌检测提供可靠的数据；同时补充icp-ms同时测定包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌的方法。
具体实施方式
39.本发明实施例中，所用试剂优选：
40.焦硫酸钾，酒石酸：分析纯；
41.硫酸、盐酸、氢氟酸优级纯；
42.钪单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；铌单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；铑单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；铝单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；钙单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；铁单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；铑单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；
43.氩气：氩气纯度≥99.9％；压缩空气。
44.icap rq型电感耦合等离子体质谱仪(美国赛默飞世尔科技公司)。
45.样品分析
46.称取0.1000g样品于已经洗净的瓷灰皿中，置于750℃马弗炉灼烧30分钟，取出、冷至室温。将灼烧后的样品扫入铂金坩埚中，加入(1 1)硫酸1ml、氢氟酸5ml，低温加热分解并蒸发至冒硫酸烟，取下、冷至室温。称取1.50克焦硫酸钾于铂金坩埚中，将铂金坩埚放入200℃马弗炉中，将马弗炉继续升温至700℃，在此温度下熔融10分钟，取出、冷至室温。将铂金坩埚放入300ml烧杯中，加入100ml热水、10ml盐酸、5ml(50g/l)酒石酸，低温加热提取并溶解熔块，将溶液转移至250ml容量瓶中，以高纯水定容。
47.空白样品溶液的制备：另取一铂金坩埚加入(1 1)硫酸1ml、氢氟酸5ml，同以上操作，做空白样品。
48.分液：当样品中钪、铌含量》0.025％时，分取上述溶液20ml于250ml容量瓶中，补加8ml盐酸、5ml(50g/l)酒石酸，以高纯水定容，摇匀。上机测定。空白样品溶液同步操作。
49.标准校正曲线溶液的配置
50.铌单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；钪单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；铝单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；钙单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中
心；铁单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；
51.将铌、钪单元素标准溶液分别逐级稀释为5.00μg/ml；
52.分别取5.00μg/ml的铌、钪标准溶液0、0.500ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、5.00ml于250ml容量瓶中,加入铁、钙、铝单元素标准溶液，配制成溶液中分别含fe10.00％、ca8.00％、al3.00％与试样基体匹配,加入10ml盐酸、5ml(50g/l)酒石酸，以高纯水定容，摇匀。此溶液制作标准曲线用。此标准系列钪、铌的浓度分别为0、10.00ng/ml、20.00ng/ml、40.00ng/ml、60.00ng/ml、100.00ng/ml。
53.本方法使用铑(rh
103
)做内标元素。铑单元素标准溶液：浓度为1000μg/ml，来源于国家标准物质中心；逐级稀释浓度为10μg/l，与样品溶液同时在线加入。
54.试样中各元素的含量按下式计算：
55.w％＝(w
i-w0)
×f56.式中：w-样品中元素的质量百分含量；
57.w0-元素在待测空白溶液中质量百分数；
58.wi-元素在待测的样品中的质量百分数；
59.f-稀释倍数；
60.本方法检测范围:sc 0.0005at～0.30at％；nb0.0005at～0.30at％。
61.实施例1
62.按上述方法制作工作曲线，钪、铌的曲线相关系数r均大于0.9999，按实验方法制备11份空白溶液分3次进行测定，根据国际纯粹与应用化学联合会(iupac)定义的检出限公式c
l
＝3sb/k(sb为空白的标准偏差，k为相应的校准曲线斜率)计算得方法检出限钪为0.00002％、铌为0.00003％。
63.实施例2
64.称取沉积物(can lksd-1)、(jlk-1)、(srm8704)及包头矿(r715)标准样品按上述方法进行测定，结果见表1。
65.表1标准样品测定结果％
66.[0067][0068]
实施例3
[0069]
称取沉积物(can lksd-1)、(jlk-1)各2份，分别加入不同量的钪、铌标准溶液，按上述方法进行测定，做加标回收实验，结果见表2。
[0070]
表2加标回收实验％
[0071]
样品编号加入钪标量回收率加入铌标量回收率can lksd-10.01098.80.01099.1can lksd-10.050100.30.05099.8jlk-10.100101.20.100101.3jlk-10.30099.80.300100.7
[0072]
实施例4
[0073]
称取包头白云鄂博选冶尾矿样品1
#
、2
#
分别按上述方法测定，并做加标回收实验，结果见表4。
[0074]
表4包头白云鄂博选冶尾矿样品测定结果％
[0075][0076]
因此，通过上述实施实例的验证，可以看出本发明所述用于中钪、铌的方法，采用在线加入铑(rh)内标的方法，提高测定稳定性，使得测定结果灵敏度高、结果更加准确。
[0077]
利用icp-ms进行测定包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌,检测范围:sc0.0005at～0.30at％；nb0.0005at～0.30at％。
[0078]
本发明通过对包头白云鄂博选冶尾矿样品的多次检验，应用效果良好。本发明采用基体匹配消除基体干扰，具有线性范围宽，灵敏度高，操作简便，分析结果准确、可靠的特点，为包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌检测提供可靠的数据；同时补充icp-ms同时测定包头白云鄂博选冶尾矿中钪、铌的方法。
[0079]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。