鋁土礦樣品分解方法和分析測試技術研究進展

朱楊昆 張順梅

云南文山鋁業有限公司 云南文山 663000

1 樣品分解方法

1.1 酸溶分解法

進行加熱時，采用多種無機酸對樣品進行分解的方法稱之為酸溶分解法。一般情況下，分解不需要過高的溫度，且具有易于操作的特點，由于無機酸容易進行純化，且沒有較多的雜質，空白值低，在分析時采用ICP-AES以及ICP-MS等大型儀器進行，鹽酸、硝酸、氫氟酸，高氯酸和硫酸等都是酸中最常用的類型[1]，其中，對碳酸鹽礦物、鐵礦物等進行分解時，常采用鹽酸，對硫化物和磷灰石進行分解時，硝酸具有較強的作用，對硅酸鹽礦物進行分解時，氫氟酸具有特殊的分解性能，同時高氟酸和硫酸具有氧化性能高，沸點高等特點，對樣品進行分解時，可以有效的去除里面氟離子的含量。由于操作方法的不同，分解法分為多種方法，分別有開放酸溶液法、微波消解法以及高壓氣密法。

1.2 熔融分解法

熔融分解法是在高溫下以各種助熔劑使樣品熔融并分解的方法。熔融分解法具有分解能力強、操作便捷等優點，可以使樣品得到完全的分解，并適合對樣品進行統一的處理。

對硅酸鹽進行分解時，無水碳酸鈉是一種較為經典的溶劑，但是分解力不強，無法使鋁土礦得到完全的分解，針對以水硬鋁石的分解，需采用碳酸鈉-硼酸或碳酸鈉-四硼酸鈉混合熔劑熔融。進行鋁土礦分解時，最有效的方法是采用氫氧化納進行分解，但如果鋁土礦中含有剛玉，則無法全部得到分解，必須加入少許過氧化鈉，或者采用過氧化鈉、偏硼酸鋰進行熔融[2]。

2 測試技術

2.1 電感耦合等離子體原子發射光譜法

電感耦合等離子體原子發射光譜法具有分析速度快、線性范圍寬、重現性好等特點。在對多種元素進行測試時，得到了廣泛的使用。通常采用酸溶液分解法和熔融分解法對樣品進行分解。通過堿熔法獲得的樣品溶液中的鹽含量太大，為了防止對霧化器造成堵塞的狀況，通常可以運用控制熔劑的量、大比例稀釋或使用耐高鹽分的霧化器等方法。

ICP-AES廣泛應用于鋁土礦中主次微量元素的測定，它克服了行業標準方法中每種元素的滴定，分光光度法或AAS分別測定的缺點。三水鋁土礦上的有效鋁和活性硅是確定產品質量的重要指標。它以拜耳法模擬鋁的生產過程，以Co為內標，并使用ICP-AES確定溶液中的活性鋁和活性硅，對鋁土礦進行有效的計算，廣泛用于評估三水鋁土礦探礦能力。

2.2 電感耦合等離子體質譜法

ICP-MS具有靈敏度高、譜線相對簡單、檢出限低、分析速度快等特點，主要用于鋁土礦中Li、Sr、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf和稀土等伴生微量元素的分析，對鋁土礦的資源綜合利用、成礦物質來源和成礦機制研究具有重要意義。

LA-ICP-MS可以對固體樣品薄片直接進行分析，對樣品進行制備時，也可以采用粉末壓片法、助熔劑熔融玻璃法以及無熔劑的熔融玻璃法等制備方法。對玻璃熔片進行制備時，應采用稀釋比較低的硼酸鹽熔融片法進行，以Si為內標，用標準物質NIST SRM612為外標，USGSBCR-2G監控分析質量，LA-ICP-MS進行了鋁土礦中30所種元素的測定工作，從測定結果來看，相對標準偏差和相對誤差小于20%。

測定鋁土礦中30多種微量元素，從測定結果方面來說，相對的標準偏差與誤差值差距不大于20%。在對礦物進行激光燒蝕區分析時，可在LA-ICP-M中利用光學顯微鏡進行分析，從而對礦物中的微量元素分布進行獲取、分析。

2.3 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜分析法具有多種優點，如分析速度塊、精度高、制作方便、成本低、可大批量測定等，同時，采用該方法可同時進行多種元素的分析，已被有色金屬行業標準YS/T575.23-2009用作對鋁土礦的多種元素進行測定的標準法。

對粒徑效應和礦物效應進行分析時可以采用熔融片法進行，減少基體效應，并具有較高的測量精度和準確度。還可以通過混合和復合多種標準材料，在標準材料中添加純氧化物等方法來擴展熔融片法。校準曲線的范圍廣泛用于XRF分析中。鋁土礦是一種能保持水分的礦物質。Al2O3-H2O鋁土礦一水合物和Al2O3-3H2O三水合鋁土礦的燃燒損失有很大的不同，這會對XRF主要元素進行測定時有很大的影響。消除方法是確保制備校準曲線的標準物質與要測試的樣品基本相同，或者在對熔融片進行制備時，燃燒標準物質和要測試的樣品。

2.4 激光誘導擊穿光譜法

目前，激光誘導擊穿光譜法是一種新型的分析技術。具有許多優點，如檢測速度快、不用進行預處理、多種元素同時檢測等。可以廣泛的應用在冶金、材料、環境監測、巖石礦物以及工業分析等領域。

2.5 EDTA 容量法測定鋁含量

將樣品與酸性硫酸鉀或焦硫酸鉀融化以除去氟，然后通過水浸和鹽酸將玻璃料溶解。用氨水中和、加熱，用pH5.0-6.0的EDTA絡合鋁，使用二甲酚橙指示劑用鋅標準溶液滴定過量的EDTA。

樣品用碳酸鈉-硼酸或氫氧化鈉熔化，浸入水和鹽酸中以溶解。在pH=2時，煮沸水解鈦，添加適量的EDTA，鋁和其他離子與EDTA絡合，并使用鋅標準溶液滴定過量的EDTA，用氟化物鹽代替與鋁絡合的EDTA，并滴定用鋅標準溶液代替EDTA。

3 結語

鋁土礦具有較強的化學穩定性，但不易于分解。對不溶性礦物質進行分解時，酸溶液法的分解能力不強。堿熔法中含有大量的鹽分和雜質，不利于測定微量元素。在分解能力、通量和樣品成本方面，使用偏硼酸鋰、氟化氫銨和氟化銨分解樣品具有一定優勢，值得廣泛的應用、推廣與優化。為了避免樣品的不完全分解以及酸堿試劑和污染物的排放量在很大程度上降低。