岩矿中稀有和稀散元素的相关化学分析

王鸿

摘 要：为了使岩矿中的稀有和稀散元素元素得到全方位的利用，就必须针对这些元素采取先进的技术和方法，并进行相关的化学分析，扩大这些元素的应用领域。

关键词：岩矿；稀有元素；稀散元素；化学分析

中图分类号：P575 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.075

由于岩矿中的稀有和稀散元素自身具有独特的性能，所以常被用在各大工业领域，尤其是原子能行业、半导体行业、电工行业、国防行业及航空行业等，并且随着技术的不断发展，它们的用途越来越广泛，发挥的作用越来越大。但是，由于技术方面存在问题，对稀有和稀散元素的分析不是很到位，导致对这些元素不能够进行准确的定量、定性分析，分析手段和方法十分单一。随着科学技术的不断发展，近些年来的分析手段也不断进步，逐渐实现了精准、快速的目标，并能够对稀有和稀散元素进行复杂成分的化学分析，使得结果十分精确而全面，为我国的工业化发展提供了动力。

1 稀土元素的相关化学分析

经过长期的研究和分析测量发现，稀土元素大量存在于高钠岩石当中。就含量来说，在地壳中，稀土元素的含量非常少，仅仅少部分存在于深层的酸性岩石当中，分布位置十分局限；但是在酸性岩石当中，多种矿物种类都含有稀土元素，最为常见的便是磷酸盐类、矽酸盐类。对于上述矿物种类中稀土元素的检验，通常情况下采用草酸盐沉淀，然后分析剩余质量的方法来对岩矿中稀土元素的含量进行分析的化学分析方法。通过这种手段，能够获得比较纯净的草酸稀土，然后在接下来的试验中再在高温下对这些草酸稀土灼烧；灼烧完成后，再对剩余的氧化物称重。通过这些数据来分析稀土的化学成分。

2 锂元素的相关化学分析

2.1 锂元素的分离

要想对锂元素进行相关的化学测定分析，就必须先对锂元素进行分离——将锂元素从其他碱金属，比如铁、钛、铝、钙等元素中分离出来。分离时，要先分析这些碱金属氯化物在固定的有机溶剂中的溶解度，然后根据氯化锂的溶解度较大的原理对其进行锂元素的分离。通常情况下，氯化锂的溶解度是6.5 g/100 mL，而氯化钾、氯化钠等的溶解度均小于氯化锂。

2.2 锂元素的测定方法

锂元素最为常用的方法便是LiSO4质量法。这种方法的原理是，首先使用碳酸钙和氯化铵将物品分解，将钙除去，得到碱金属混合氯化物；然后进行蒸发步骤，接着使用无水丙酮抽取。此时，仍然是利用溶解度不同进行分离。完成这一步骤后，锂便被溶解在丙酮中。之后，对丙酮进行蒸发，将剩余的氯化锂转化为硫酸锂，进行称重操作，便可实现对锂元素的测定。在这个过程中，会使用到碳酸钙试剂、氯化铵试剂、氢氧化铵试剂、氢氧化钙饱和溶液、草酸铵饱和溶液、碳酸铵饱和溶液和盐酸和硫酸。具体的操作步骤为，首先将0.5 g的矿样和0.5 g的氯化铵放置研缸中研磨，直到均匀磨细为止；然后加入5 g的碳酸钙，将三者混合均匀，准备一个底部铺有碳酸钙的镍坩埚，将其放入到坩埚中，加热10 min至900 ℃，然后继续加热，用热水对坩埚内部进行吹洗；取300 mL放置于烧杯中，进行蒸发操作，蒸发到100 mL；接着将0.5 g的氯化铵、氢氧化铵和碳酸溶液加进去，煮沸，进行后续的加热、冷却操作；最后将沉淀物放置到蒸发皿当中，向其中加入盐酸，将其中的水分蒸发干净，对碱金属进行研磨，加入无水丙酮和浓盐酸，生成LiSO4，对其称重。

3 稀土元素的化学分析

从当前的状况来看，稀土元素成分仅仅大量存在于高纳岩石当中，在其他岩石当中几乎不存在。稀土成分在地壳中的含量为0.01%～0.02%，它们通常存在于地壳中呈酸性的深层岩石当中，含量不是很大。经过长期分析发现，在地壳中，稀土元素矿物的种类十分丰富，通常可以将它们分成磷酸盐类、矽酸盐类等。其中，最为常见的矿种为独居石和黑稀金矿等。这些矿种在当前的工业中发挥着巨大的作用，需求很大。此外，还有当前十分稀缺的锆英石和曲晶石中的微量元素。这些元素在地壳中的含量十分稀少。

目前，测定稀土含量的测定方法是草酸盐测定法，即利用草酸盐形式沉淀，然后称质量的方法进行含量测定。这种方法是当前测定稀土含量最为常用的方法。通过这种方法得到的草酸稀土非常纯净。将干净的草酸稀土灼烧为稀土氧化物，然后对其称重。在进行测定的过程中，除了对稀土元素的含量进行测定外，还要对钍、钪的氧化物称重。在这个过程中，要采用有机试剂，也可以采用碘量法的测试方法来间接测定稀土元素的含量。直接方法有络合滴定法。通过这种方法能够直接测定稀土元素的含量。

在实际测定过程中，如果稀土元素的含量在0.1%以下，采用质量法和容量法都将很难测定出准确结果。所以，为了打破这一局限，经过长期的研究，最终使用比色法来进行稀土元素的测定。也可以使用光谱法或者X光谱法，即根据不同元素吸收波长不同的原理测定。

4 硒和碲元素的化学分析

硒和碲元素是非常常见且十分典型的亲铜元素，它们通常存在于岩浆形成的硫化物当中。测定其含量要采取诺达克氏的测定方法。在浆液矿床中，硒元素会与铜元素、铅元素、银元素形成各式各样的硒化矿物，而碲元素会与金元素、银元素、铁元素等形成各式各样的碲化矿物。在自然界中，硒和碲是以游离状态存在的。

在对硒元素和碲元素进行测定候，最为常用的方法是质量法。测定时，首先将浓酸盐溶液利用二氧化硫或者饱和溶液和联氨盐酸盐将这两种元素分离成单体状态，然后过滤、烘干和称重。

5 结束语

随着我国地质勘探行业的不断发展，岩矿中稀土和稀散元素的分析方法和手段也要不断进步，相关的工作人员要提高自身的综合素质，为我国的地质勘探事业打下坚定的基础。

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〔编辑：刘晓芳〕