巖礦中稀有金屬元素化學分析探究

廖蘭科(貴州省有色地質中心實驗室， 貴州 安順 561000)

巖礦中稀有金屬元素化學分析探究

廖蘭科(貴州省有色地質中心實驗室， 貴州 安順 561000)

稀有金屬已經成為我國各行各業中必不可少的元素之一，而大多數稀有金屬元素來自巖礦中。通過化學分析手段，能夠幫助人們清楚的了解巖礦中稀有金屬元素的成分和范圍，方便了人們對巖礦中稀有金屬的勘察。由于化學分析方式相對較為方便簡單，所以已經成為勘察巖礦中稀有金屬元素的主要方式。本文將以巖礦中鋰元素為例，講述巖礦中稀有金屬元素化學分析的方式，加深人們對該類化學分析方式的了解和使用。

巖礦；稀有金屬元素；化學分析

目前大多數稀有金屬元素都來自于巖礦中，如何方便的對巖礦中這些稀有金屬元素進行勘察，了解其中的具體成分和范圍，已經成為勘察巖礦中的重要工作之一[1]。巖礦多數是在野外，地理環境并不理想。在這樣的情況是無法使用復雜或大型的機械設備幫助完成勘察工作。但化學分析方式能有效改善這一情況，無論巖礦是在如何復雜的地理環境中，都能對其所含有的稀有金屬元素進行有效的勘察。

1 常見具體的巖礦化學分析法

(1)全分析法 全分析法是對巖礦中所有的化學成分進行分析測量，可以說是對分析結果要求最高的一種化學分析方法。該方法需要先應用光譜完成對巖礦的分析，了解該巖礦中都有哪些元素，，哪些元素的占有總量比較多，再對其中的稀有金屬元素進行分析。由于該方式需要對巖礦中所有的化學元素進行分析，因此需要耗費的成本比較大。在巖礦中，稀有金屬元素通常只有1～2種，如果不需要對巖礦成分進行全面了解，一般不建議使用。

(2)普通分析法 普通分析法是針對巖礦中某一種特定的元素進行分析，對不需要檢測的元素自行忽略的一種化學分析方式[2]。該方法主要用藥檢測巖礦中具有較高工業價值的金屬，并能夠對每一個巖礦樣品進行系統的分析。

(3)組合分析法 組合分析法是一種系統的化學分析方式，能夠對巖礦中所有的組成成分和分布情況進行系統的分析[3]。該方式多用于含有多元素的巖礦勘察，并且最終獲得的結果也是非常精確的。

2 巖礦中鋰元素化學分析方式的應用

(1)分離出鋰元素 在所有含有鋰元素的巖礦中，第一步就是要分離出其中的鋰元素。由于鋰元素元素并不具備足夠的穩定性，在分析過程中很容易受到其他金屬元素的影響，進而影響到最終的檢測結果。因此，首先將鋰元素分離是最為安全的方式。正常情況下，不同金屬氯化物的溶解度是不相同的，而氯化鋰的溶解度比較大，可以利用這一方式將鋰元素分離出來。

分離方法：氯化鋰在戊醇中的溶解度為6.5g/100ml，而巖礦樣品(來自鋰輝石偉晶巖礦)中其他的金屬氯化物的溶解度均不到0.008g/100ml。當有機溶劑的體積不大時，可以使用該方式進行鋰元素的分離。

(2)確定檢測方式 檢測鋰元素的方式主要以重量法為主。通過測定Li2SO4的重量來判斷巖礦中鋰元素的含量。先將巖礦樣品按照碳酸鈣～氯化銨的方式分解，然后去除其中的鈣元；再使用污水丙酮 抽取蒸發后的金屬氯化物混合體；利用金屬氯化物不同的溶解度完成鋰元素分離后，將分離出鋰元素放入丙酮中，高溫蒸發后按照1∶1的比例倒入鹽酸和硫酸，將氯化鋰轉化為硫酸鋰后，稱重即可。

(3)進行化學分析 先將0.5g的巖礦樣品與等量的氯化銨混合，均勻研磨成粉末后，加入5g碳酸鈣后繼續攪拌均勻，隨后放入坩堝中并放置在石棉板上，用30℃的溫度持續加熱15分鐘，之后在將溫度上升至900℃加熱一個小時；停止加熱后，在坩堝冷卻后用熱水吹洗其內壁，至其中出現燒結塊后用熱水將其放入250ml的燒杯中。若燒結塊比較硬，可以先將其研磨成粉，然后使用飽和的氫氧化鈣洗滌，過濾蒸發至100ml后再加入0.5g 的氯化銨、2ml的氧化銨和25毫升的飽和碳酸銨。靜置到其中的鈣元素沉淀，煮沸5分鐘后分離出鈣元素。將溶液再次冷卻，用10ml的熱水沖洗器壁，加熱溶液后并加入5滴氫氧化銨和2ml的飽和草酸銨飽溶液；將溶液倒入蒸發皿中并蓋上玻璃，用水浴保溫一個小時。溶液出現沉淀后，使用1%的草酸銨溶液洗滌，再次蒸發；在蒸發后所得物質進行灼燒然后去除其中的銨鹽。冷卻后再次按照1∶1的比例加入鹽酸和硫酸溶液，獲得新的金屬氯化物混合物。將混合物研磨成粉后加入25ml丙酮溶液和5ml濃鹽酸，以防止形成LiOH。充分攪拌直至出現沉淀物，在使用丙酮洗滌三次。將濾液蒸干，滴入1∶1的鹽酸和硫酸溶液，繼續蒸發并加入溶液，然后使用濃硫酸去除溶液長的水分。進行灼燒，冷卻后通過Li2SO4質量計算出鋰元素的具體含量。

3 結論

如今化學分析方式已經成為勘察巖礦中稀有金屬元素的主要方法。它能夠快速的了解巖礦中稀有金屬的成分，了解其中的分布情況、分量，并能得到一個較為精準的分析結果[4]。化學分析方式的快捷、方便及準確性對促進我國地質勘探事業有著重要的作用。

[1]文春華,陳劍鋒,羅小亞,等.湘東北傳梓源稀有金屬花崗偉晶巖地球化學特征[J].礦物巖石地球化學通報,2016,01:171-177.

[2]趙海山,付曉燕.巖礦中稀有金屬元素化學分析探析[J].化工管理,2016,08:51.

[3]文春華,羅小亞,李勝苗,等.應用X射線熒光光譜-電感耦合等離子體質譜法研究湖南傳梓源地區稀有金屬礦床偉晶巖地球化學特征[J].巖礦測試,2015,03:359-365.

[4]程秀花,唐南安,張明祖,等.稀有分散元素分析方法的研究進展[J].理化檢驗(化學分冊),2013,06:757-764.

廖蘭科(1988- ),貴州貴陽人，本科，職稱：助工,研究方向：化學(巖礦或室內空氣檢測)。