重晶石中BaSO4（Ba元素）測試方法的探討

＊謝麗云

（中鋁洛陽銅業檢測技術有限公司 河南 471039）

1.前言

重晶石是一種以硫酸鋇（BaSO4）為主成分的礦物，用途非常廣泛。

我國重晶石資源豐富，儲量和產量均居世界首位，也是最大的出口國，在國際市場上占有重要的地位[4]。全國探明儲量礦區有230處[5]，總查明資源儲量礦石3.9億噸[4]。貴州、湖南、廣西、甘肅、陜西五省儲量占全國80%[4]。經綜合地質模型方法確定，我國預測潛在資源量14.41億噸，找礦潛力巨大[6]。

重晶石中BaSO4（Ba元素）的測試一直以容量方法[7-8]和堿金屬熔融重量法[3]為主，但步驟煩瑣、經多次分離、耗時長、所需試劑較多，難以適應準且快的需求。近年來有人在此基礎上作出了一些改進[2]，但效果仍不理想。

本文參考其它礦物（如銅、鉛、鋅、鎳、鐵、錳礦石等）[7]中低含量Ba的分析方法——重量測試法，針對純度較高重晶石中BaSO4的測試，提出采用直接重量測試法代替容量測試方法[7]及熔融制樣-X射線熒光光譜法[1]等，經過掩蔽劑合理優化選擇，縮短測試周期，提高測試準確度、降低測試煩瑣程度、減少試劑消耗。

2.實驗部分

(1)對重晶石物理及化學特性的分析

重晶石是鋇的最常見礦物，以硫酸鋇（BaSO4）為主成分礦產品，純重晶石是無色透明，呈白或淺黃色，有玻璃光澤，由于雜質混入呈灰、淺紅或淺黃色等。

用于化工、造紙、紡織填料，在玻璃生產中當助熔劑并增加光亮度，也作為加重劑用在鉆井行業中及提煉鋇。

有比重大、硬度低、性脆的特點?；瘜W性質穩定，不溶于水和鹽酸，無磁性和毒性。

(2)測試方法的探討與選擇

①巖石礦物方法類別的探討

A.成分方法：重量法、容量法、分光光度法、AAS法、光電直讀光譜法、熔融制樣-X射線熒光光譜法[1]、極譜法、ICP-AES法[9]、ICP-MS法等。

B.基體元素，測試應選重量法[8]或容量法[2]：試樣用酸溶解、堿溶解[10]、堿金屬高溫熔融[3]或微波消解后，用重量法、容量法測試[7]。優缺點比較見表1。

表1 優缺點比較

②提出更適合重晶石中BaSO4（Ba元素）的測試思路：直接重量測試法。

A.將制備為200目礦粉用稀HCl溶解，將除BaSO4外Ba元素的各種存在形式（BaO、BaCO3、BaCl2）完全轉化為BaCl2。

BaCO3+2HCl=BaCl2+CO2↑+H2O

BaO+2HCl=BaCl2+H2O

B.加入適當的掩蔽劑消除共存干擾影響。

C.加入過量的H2SO4，將BaCl2轉化為BaSO4沉淀。

BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl

D.將沉淀洗滌、灰化、灼燒后稱重，計算出BaSO4（Ba元素）的含量。

3.結果與討論

(1)確定溶解酸的選擇

①BaSO4存在形式：不溶于水和鹽酸，在溶液中直接就是需要的沉淀形式[7]。

②Ba其它存在形式（BaO、BaCO3、BaCl2）：可較好溶解于稀HCl中。

③其它共存組分：重晶石中?？赡馨樯钠渌M分[1]（如鐵、鎳、鉛等）均可以較好的溶解于稀HCl中。

因此，選擇采用稀HCl溶解。

(2)干擾情況的影響

要消除其它元素以硫酸鹽沉淀形式析出而產生正干擾。

①Ba的其它形式（BaO、BaCO3、BaCl2）：加入HCl后全轉化為BaCl2，遇H2SO4全轉化為BaSO4沉淀，不產生干擾；

②其它可能共存組分是否與SO42-生成沉淀的元素討論，見表2。

表2 是否與SO42-生成沉淀元素討論

(3)掩蔽劑的選擇

考慮元素性質[11]，供選掩蔽劑見表3。

表3 可選掩蔽劑

因此，選用的掩蔽劑為乙酸銨。

（備注1：測試鋯英石[8]中BaSO4時，可同時加入草酸銨，增加對Hf、Zr的掩蔽）；

（備注2：測試含鍶重晶石[4]時，可同時加入NTA，增加對Sr的掩蔽）。

(4)消除BaSO4沉淀不完全的影響

①同離子效應：在生成沉淀環節加入SO42-時，SO42-要過量。

②鹽離子效應：在選擇沉淀劑時，不能選K2SO4、Na2SO4等強電解質；選擇掩蔽劑時，不能選乙酸鈉等較強電解質。

③酸效應影響：溶液酸度要保持在0.3%～1%（V/V）之間為宜。

④絡合效應影響：由于Ba2+和SO42-都不易與其它離子形成絡合物[12]，因此，絡合效應的影響也可以忽略。

⑤沉淀溫度影響：BaSO4沉淀的溶解度基本不受溫度的影響，可以忽略。

⑥溶劑極性影響：BaSO4沉淀是離子型無機難溶化合物，在水中、弱酸中的溶解度已經很小，加入有機溶劑后溶解度變化不大，因此，不必要加入有機溶劑。

(5)沉淀劑濃度及用量的選擇

①防止加入沉淀劑時瞬間放出大量熱，產生溶液崩濺，H2SO4選擇為（1+1）。

②確保BaSO4沉淀完全，H2SO4要過量50%～100%。

(6)消除BaSO4沉淀純度的影響

①消除共沉淀現象

A.消除表面吸附：將溶液稀釋至約300mL并加熱近沸后，再加入H2SO4。

B.消除生成混晶：PbSO4、SrSO4易同沉淀，出現混晶現象[7-8]。因此要先加入乙酸銨掩蔽Pb2+、加入NTA掩蔽Sr。

C.消除吸留和包裹：H2SO4要一邊攪拌一邊緩慢加入。

②消除后沉淀現象[11]

將溶液稀釋至約300ml加熱近沸的溫度，加入沉淀劑H2SO4（1+1）后，要進行保持溫度下靜置操作（沉淀靜置過夜效果更好）。

③洗滌劑的選擇

A.為保持較快過濾速度選擇H2SO4（2+98）。

B.洗滌至濾液中無Cl-（使用Ag+檢查）。

(7)沉淀的灰化灼燒

①烘干及灰化：沉淀同濾紙轉入瓷坩堝，高溫灰化。

②灼燒：于800～850℃灼燒30min。

(8)測試方法的精密度與準確度

按方法測定10次，計算標準偏差S和相對標準偏差RSD（%），精密度良好，結果見表4。

表4 方法精密度

平行稱取試樣3份，每份加入10mg Ba溶液，計算回收率，準確度良好，結果見表5。

表5 方法準確度

以上測試結果，均優于化工行業標準HG/T 3588-1999《化工用重晶石》方法[3]。

4.結語

通過優化實驗繁瑣的前處理、改進消除干擾，將樣品用酸溶解后直接沉淀，建立了準確且快速測定含重晶石BaSO4的方法。

采用酸溶解決了堿金屬熔融步驟多、會帶來大量鹽分且重復性不好的問題；加入有效掩蔽劑抑制干擾，消除共存組分對測定的影響。一次過濾、洗滌、灼燒沉淀即可得到準確結果，分析速度快，精密度和準確度高，有很好的實用價值。

本方法適合于批量樣品的測試，可用于礦產地質勘查中毒重石等選冶實驗分析[13]，預計可應用于[14]稀土共伴生的螢石礦測試與鎢錫多金屬共伴生的重晶石礦測試。