巖礦稀有金屬化學(xué)分析技術(shù)

黃 鑫

（廣西壯族自治區(qū)三一〇核地質(zhì)大隊(duì)，廣西 桂林 541213）

當(dāng)前，我國(guó)大部分稀有金屬都是從巖礦中提取出來(lái)的，如何科學(xué)進(jìn)行巖礦稀有金屬元素勘察作業(yè)，從中了解稀有金屬元素的成分、范圍等信息，是當(dāng)前巖礦勘察作業(yè)中比較重要的工作內(nèi)容，因巖礦所處環(huán)境一般為野外，地理環(huán)境相對(duì)比較惡劣，在這樣的環(huán)境下也就限制了很多大型、復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備在其中的勘察作業(yè)，但通過(guò)化學(xué)分析技術(shù)能夠很好的解決上述現(xiàn)狀，因此本文對(duì)巖礦稀有金屬化學(xué)分析技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)探討，具有一定現(xiàn)實(shí)研究意義。

1 巖礦稀有金屬化學(xué)分析技術(shù)

1.1 全分析法

在進(jìn)行巖礦化學(xué)分析中，全分析法是其中比較全面的一種分析方法，這種方法主要對(duì)巖礦中存在的所有化學(xué)成分進(jìn)行測(cè)量和分析，在實(shí)際分析中，這種分析技術(shù)需要和光譜法結(jié)合起來(lái)使用，以此來(lái)分析巖礦中存在哪些元素，并分析這些元素在巖礦中的占比，最后在對(duì)其中的稀有金屬化學(xué)元素進(jìn)行全方位分析。

從整體上來(lái)看，這種分析需要對(duì)整個(gè)巖礦中含有的化學(xué)元素進(jìn)行分析，因此其中所需要的分析成本也相對(duì)比較高。如果只是一般的巖礦分析，只需要在其中找到一種或兩種稀有金屬化學(xué)元素，采用全分析法進(jìn)行巖礦化學(xué)分析顯然不合理，所以這種方法使用機(jī)會(huì)比較少。

1.2 普通分析法

相比較于上述全分析法而言，普通分析法具有針對(duì)性特征，在實(shí)際應(yīng)用中，主要是對(duì)巖礦中其中一種特定化學(xué)元素進(jìn)行分析，不需要對(duì)其他元素進(jìn)行分析和檢測(cè)。這種技術(shù)通常用于巖礦中價(jià)值相對(duì)比較高的稀有金屬進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)還可對(duì)當(dāng)前各種類型的巖礦樣品開(kāi)展系統(tǒng)性化學(xué)分析，常用于稀有金屬化學(xué)分析中。

1.3 組合分析法

從整體上來(lái)看，組合分析法在巖礦化學(xué)分析中的應(yīng)用，是一種比較系統(tǒng)的分析方法，通過(guò)該技術(shù)，能夠?qū)r礦稀有金屬化學(xué)元素成分、元素分布等進(jìn)行全面系統(tǒng)性的分析，普遍用于分析巖礦組成成分，以及對(duì)含有多種元素的巖礦勘察作業(yè)中，具有分析準(zhǔn)確性比較高，對(duì)稀有金屬礦藏勘探起到指導(dǎo)性作用。

2 巖礦稀有金屬的化學(xué)分析法--以鋰元素為研究案例

其一，對(duì)于鋰元素的分離，就是將鋰元素從巖礦中與分離，避免在分析過(guò)程中因其他元素的化學(xué)作用產(chǎn)生影響。這主要是因?yàn)殇囋乇旧砭哂蟹浅?qiáng)的不確定特征，因此為確保分析結(jié)果可靠性和穩(wěn)定性，將鋰元素從巖礦中分離出來(lái)具有非常重要的意義。

其二，對(duì)于鋰元素的測(cè)定，可運(yùn)用四氧化鋰硫酸鹽來(lái)完成，其應(yīng)用原理就是通過(guò)碳酸鈣對(duì)巖石樣品氯化銨進(jìn)行分解處理，將其中的鈣元素分離出來(lái)，以此獲取堿金屬中的混合氯化物，將無(wú)水丙酮進(jìn)行蒸發(fā)去除處理，最終借助有機(jī)玻璃器皿將氯化鋰去除。從整體上來(lái)看，這種測(cè)定方法中所使用到的化學(xué)試劑類型相對(duì)比較多，其中主要有碳酸鈣溶液、甲酸銨溶液等等，因此在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待，確保實(shí)驗(yàn)工作的可靠性。

其三，對(duì)于鋰元素的分析步驟，在正式進(jìn)行鋰元素化學(xué)分析前，首先應(yīng)該準(zhǔn)備重量為0.5g的巖礦檢測(cè)樣品和氯化銨樣品，采用研磨桶將這兩種樣品處理成細(xì)顆粒狀態(tài)，完成研磨后，在其中添加5g的碳酸鈣，對(duì)其進(jìn)行攪拌均勻處理，完成上述作業(yè)后準(zhǔn)備個(gè)干凈坩堝，將上述研磨好的混合粉末放在其中進(jìn)行加熱處理，在加熱過(guò)程中，應(yīng)準(zhǔn)備石棉網(wǎng)放在坩堝下方，當(dāng)溫度上升到900攝氏度情況下，需要在此溫度前提下燃燒1h，1h后停止燃燒，讓坩堝自行冷卻一段時(shí)間，然后在其中添加適當(dāng)熱水，對(duì)坩堝內(nèi)壁部分進(jìn)行吹洗處理，在這個(gè)過(guò)程中，若燒結(jié)礦不容易發(fā)生破碎，可將其移動(dòng)到磨筒中進(jìn)行研磨處理，使其呈粉末狀態(tài)，在其中添加50ml的純凈水，然后對(duì)其進(jìn)行加熱，使其呈沸騰狀態(tài)后繼續(xù)保持該狀態(tài)15min，對(duì)于沸騰后產(chǎn)生的混合溶液需要進(jìn)行過(guò)濾處理，將過(guò)濾后產(chǎn)生的濾液倒入另外一個(gè)燒杯中，剩余液體繼續(xù)按照上述步驟進(jìn)行兩次重復(fù)性操作，完成上述操作后還要進(jìn)行清洗操作，主要使用飽和氫氧化鈣溶液，在其中添加氯化銨、濃氫氧化銨、飽和碳酸銨，規(guī)格分別為0.5g、2ml以及25ml，將上述添加的化學(xué)物質(zhì)混合攪拌后進(jìn)行加熱，加熱至沸騰狀態(tài)下保持5min，之后對(duì)混合液體進(jìn)行過(guò)濾處理，進(jìn)行五次熱水沉淀，完成上述操作后形成的濾液應(yīng)盛放在蒸發(fā)皿中，等到液體經(jīng)過(guò)蒸發(fā)處于干燥狀態(tài)下，采用600℃的溫度燃燒條件將其中的銨鹽去除。因加熱形成的沉淀物質(zhì)應(yīng)使用致密濾紙進(jìn)行過(guò)濾，同時(shí)還要將其首級(jí)在陶瓷類的蒸發(fā)皿中，對(duì)其采取烘干的方式進(jìn)行處理，另外還應(yīng)使用草酸銨（1%）洗滌溶液，促使洗滌溶液處于完全干燥狀態(tài)，對(duì)于干燥后形成的殘?jiān)僭?00℃溫度條件下進(jìn)行燃燒，以此來(lái)去除其中的銨鹽。等到其處于完全冷卻狀態(tài)，在其中添加2ml且比例為1：1的鹽酸，獲取到堿金屬氯化物，使用棒子對(duì)其進(jìn)行研磨呈粉末狀態(tài)，然后在其中分別添加1滴濃鹽酸和25ml無(wú)水丙酮，添加的目的在于避免形成不溶性氫氧化鋰。等待一段時(shí)間進(jìn)行沉降至容器底，用丙酮將濾紙進(jìn)行濕潤(rùn)處理，以此來(lái)進(jìn)行濾液收集后放在特定容器內(nèi)，之后再對(duì)其沉淀處理用丙酮進(jìn)行三次清洗，混合后的濾液進(jìn)行蒸發(fā)操作，使其呈干燥狀態(tài)。等到其處于冷卻狀態(tài)，在其中添加一定量硫酸，再繼續(xù)多次蒸發(fā)操作，通過(guò)加熱將其中殘留的硫酸去除掉，進(jìn)行1min的燃燒后促使其中的鹽溶化，待其冷卻后稱四氧化鋰質(zhì)量，然后對(duì)其中的鋰元素含量進(jìn)行分析。

3 提升巖礦稀有金屬化學(xué)分析技術(shù)質(zhì)量的策略

3.1 健全并完善巖礦稀有金屬化學(xué)分析制度

我國(guó)自古以來(lái)有句老話叫做“無(wú)規(guī)矩不成方圓。”這就需要制度在其中起到約束性作用，巖礦稀有金屬化學(xué)分析工作也不例外，要想確保化學(xué)分析工作順利開(kāi)展，其關(guān)鍵就在于制度，同時(shí)這也是進(jìn)行所有稀有金屬化學(xué)分析工作的基本準(zhǔn)則，因此當(dāng)前最重要的工作就是健全并完善巖礦稀有金屬化學(xué)分析制度。具體來(lái)講，其一從科學(xué)的角度進(jìn)行著手，現(xiàn)階段我國(guó)化學(xué)分析技術(shù)的研發(fā)速度越來(lái)越快，應(yīng)基于國(guó)情的前提下制定完善的化學(xué)分析制度；其二，結(jié)合我國(guó)化學(xué)研究現(xiàn)狀，對(duì)稀有金屬元素化學(xué)分析制度結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和完善，以此更好的迎合巖礦稀有金屬化學(xué)分析提出的各項(xiàng)要求。

3.2 稀有金屬元素化學(xué)分析應(yīng)對(duì)策略

其一，進(jìn)一步提升相關(guān)研究工作人員的化學(xué)分析專業(yè)能力，這樣做的目的在于不斷完善當(dāng)前我國(guó)在進(jìn)行巖礦稀有金屬化學(xué)分析中存在的不足之處，同時(shí)這也是當(dāng)前時(shí)代背景下技術(shù)受限的環(huán)境下相對(duì)比較快捷的方式，對(duì)于稀有金屬元素分離上存在的難題，應(yīng)該積極采用當(dāng)前先進(jìn)的化學(xué)分析技術(shù)進(jìn)行，最大化起到對(duì)分析過(guò)程中可能發(fā)生的危險(xiǎn)事故的預(yù)防作用，另外在化學(xué)分析過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中要求進(jìn)行操作。

其二，對(duì)稀有金屬元素化學(xué)分析有一定的了解，能夠明顯分析出分析后的排查結(jié)果可能產(chǎn)生的影響。因此相關(guān)科研人員應(yīng)在對(duì)稀有金屬元素分離有基本了解的基礎(chǔ)上來(lái)準(zhǔn)確相應(yīng)的分析器具，這樣做的目的在于最大化防止因稀有金屬設(shè)備所使用的分析器具原因引發(fā)稀有金屬元素分離困難情況出現(xiàn)，通過(guò)以此解決巖礦稀有金屬元素化學(xué)分析中的影響因素，不斷提升巖礦稀有金屬元素化學(xué)分析技術(shù)。

4 總結(jié)

綜上所述，現(xiàn)階段，我國(guó)地質(zhì)勘探作業(yè)發(fā)展迅速，如果加快對(duì)巖礦中稀有金屬的化學(xué)成分進(jìn)行分析是當(dāng)前比較重要的研究課題之一，化學(xué)分析法已經(jīng)逐步成為當(dāng)前進(jìn)行巖礦稀有金屬元素分析的重要方法，其具有準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)單容易的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠在最快時(shí)間內(nèi)獲取到巖礦中稀有金屬的成分、分布、分量等信息，分析結(jié)果非常精準(zhǔn)，但其中還是存在很多不足之處需要科研人員進(jìn)一步改進(jìn)。從整體上來(lái)看化學(xué)分析法在巖礦稀有金屬勘察中的應(yīng)用，對(duì)我國(guó)地質(zhì)勘探事業(yè)的發(fā)展而言具有積極性應(yīng)用意義，值得大力推廣和使用。