碳酸盐类稀土矿物分析

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碳酸锶铈矿CeSr[(CO3)2(OH)]·H2O、碳酸铈钠矿(Ce、Na、Sr、Ca)CO3和氟碳铈矿Ce、La、Nd、…(CO3)F、氟碳钙铈矿(Ce、La、…)2Ca(CO3)3F2、氟钛钡锶矿(Ce、La、…)2Ba(CO3)2·F2等矿物易溶于硫酸-硫酸铵-氢氟酸中,他们中的很多矿物也可被盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸和磷酸等无机酸分解。

70.4.1.1 分析流程Ⅰ

20mg试样用硫酸-硫酸铵分解,过滤后沉淀测定钡,滤液测定P、Mn、K、Na、Al、TFe、Ti、U、REE和Th,另取样测定Ca、Mg和Sr。SiO2、F、CO2和H2O+单独取样测定。其分析流程图70.12。

图70.12 碳酸盐类稀土矿物分析流程Ⅰ图

试剂

茜素S-锆盐混合溶液称取0.3302gZr(NO3)4·5H2O溶于58mL(1+1)H2SO4中,再称取0.037g茜素S溶于100mL水中,两者混合后稀释至1000mL过滤使用。

铝试剂缓冲溶液50gNH4Ac溶于100mL水中,准确加入8mL冰乙酸,搅拌溶解,加入10mL10g/L铝试剂溶液,再搅拌下加入2mL苯甲酸-甲醇溶液(0.2g苯甲酸溶于2mL甲醇中),用水稀释至200mL。另取1g动物胶溶于70℃热水中,在搅拌下将铝试剂混合溶液倒入动物胶溶液中,过滤使用。

测钛用缓冲溶液21g无水乙酸钠溶于少量水中,加873mL甲酸,用水稀释至1000mL。

分析步骤

(1)分析溶液的制备及钡的测定

称取20mg(精确至0.01mg)试样,置于铂坩埚中,加0.1g(NH4)2SO4,用水润湿,加0.5mLH2SO4,在电热板上加热至冒烟,取下冷却,加1mLHF,继续加热至冒烟,取下冷却,用少许水吹洗坩埚壁,再加热冒烟2~3min。取下冷却后用水将坩埚内容物移入25mL烧杯中,加热并微沸数分钟,保温,放置2~3h,用致密滤纸过滤。滤液用100mL容量瓶承接,沉淀用(1+99)H2SO4洗涤后测定钡用,溶液用水稀释至刻度,摇匀后即为溶液(A),供测定其他组分用。

将沉淀和滤纸置于25mL烧杯中,加2.5mL50g/LEDTA-10g/LNaOH溶液,加少许水,加盖表面皿后煮沸片刻使BaSO4溶解,取下冲洗表面皿,过滤,滤液用另一25mL烧杯承接,用水洗涤不溶残渣。将溶液浓缩后移入10mL比色管中,用水稀释至刻度,摇匀。用原子吸收光谱法测定钡。

校准曲线0~1500μgBaO。

(2)磷的测定

移取5.0mL溶液(A),用磷钼蓝光度法测定。

(3)锰、钾和钠的测定

移取10.0mL溶液(A)于干的25mL烧杯中,加1mL60g/LAl2(SO4)3溶液,1.25mL无水乙醇,用原子吸收光谱法测定锰、钾和钠。

校准曲线0~50μgMnO,0~100μgK2O、Na2O。

(4)铝的测定

移取10.0mL溶液(A)于25mL烧杯中,加入5mL100g/LNaOH溶液,摇匀。干过滤,滤液用50mL容量瓶承接,加2mL50g/L抗坏血酸溶液、1滴0.5g/L2,4-二硝基酚指示剂溶液,用3mol/LHCl和(1+1)氨水调节至黄色刚褪,加15mL铝试剂缓冲溶液,用水稀释至刻度,摇匀。放置6h以上,用2cm比色皿于波长530nm处测量吸光度。

校准曲线0~50μgAl2O3。

(5)全铁的测定

移取5.0mL溶液(A)于25mL比色管中,用1,10-邻二氮菲光度法测定。

(6)钛的测定

移取5.0mL溶液(A)于25mL比色管中,加1mL50g/L抗坏血酸溶液,1滴0.5g/L2,4-二硝基酚指示剂溶液,用(1+1)氨水中和至黄色,用3mol/LHCl中和至无色并过量0.25mL,加2.5mL测钛用的缓冲溶液、2.5mL30g/L变色酸溶液,用水稀释至刻度,摇匀。用2cm比色皿于波长530nm处测量吸光度。

校准曲线0~50μgTiO2。

(7)铀的测定

移取10.0mL溶液(A),通过10cm×0.6cm的732阳离子交换柱,流速为0.5mL/min。用100mL!(HCl)=0.1%淋洗除去SO2-4和PO3-4等离子,用60mL1.2mol/LHCl淋洗铀。用100mL烧杯承接铀的淋洗液,蒸发至0.5~1mL,移入25mL容量瓶中,加2mLHCl和2mg铁溶液,加2mL50g/L抗坏血酸溶液,待黄色褪去后加1mL100g/L草酸溶液,摇匀,加0.3g锌粉,摇动。20~30min后加入7mLHCl,放置至无气泡,冷却。加3mL1g/L偶氮胂Ⅲ溶液,立即摇匀,用水稀释至刻度,摇匀。15min后用1cm比色皿于波长650nm处测量吸光度。

校准曲线0~50μgU。

(8)钍和稀土总量的测定

移取10.0mL溶液(A)于50mL烧杯中,加0.5gNH4Cl、2mg铁溶液,用氨水中和至沉淀出现,滴加(1+1)HCl使沉淀恰溶并过量2滴,加5mL200g/L六次甲基四胺-(5+95)HCl混合溶液,搅匀。加热煮沸数分钟,取下过滤。滤液用100mL烧杯承接。沉淀用20g/L六次甲基四胺-(0.5+99.5)HCl洗涤,用热的(1+4)HCl溶解沉淀,再按上述步骤重新沉淀1次,滤液合并后测定稀土总量,沉淀用于测定钍。

沉淀用热的4mol/LHCl分次溶解,用25mL容量瓶承接,加1mL100g/L抗坏血酸溶液,待黄色褪去后加1.5mLHCl、1mL100g/L草酸溶液、1mL0.2g/L偶氮胂Ⅲ溶液[!(HCl)=10%介质],用4mol/LHCl稀释至刻度,摇匀。用2cm比色皿与波长660nm处测量吸光度。

校准曲线0~40μgThO2。

将上述测定稀土元素的滤液浓缩至30mL,冷却,加少许抗坏血酸,加3mL100g/L磺基水杨酸溶液、5mL400g/L六次甲基四胺溶液,再加3滴2g/L二甲酚橙溶液,用0.001mol/LEDTA标准溶液滴定至亮黄色终点。

(9)钙、镁和锶的测定

称取2.5mg(精确至0.01mg)试样于25mL烧杯中,加2mLHCl,加热溶解并蒸发至近干,加0.5mL(1+1)HCl和少量水,温热溶解盐类后移入25mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。

移取5.0mL溶液于10mL比色管中,加入2mL(1+99)HCl,加0.5mL100g/LLa溶液(用硝酸镧配制),用水稀释至刻度,摇匀后用原子吸收光谱法测定锶。

校准曲线0~300μgSrO。

移取10.0mL溶液于25mL比色管仲中,加入锶盐后用原子吸收光谱法测定钙和镁。

校准曲线0~500μgCaO,0~50μgMgO。

(10)二氧化硅、氟、二氧化碳和化合水的测定

此4项测定均单独取样进行,用1~2mg试样碱熔,硅钼蓝光度法测定二氧化硅;2~5mg试样用氟离子选择性电极法测定氟;5~10mg试样用非水滴定法测定二氧化碳;用电量法或双球管法测定化合水。

70.4.1.2 分析流程Ⅱ

10mg试样用氢氟酸-硫酸-硫酸铵分解,沉淀过滤后,用酸溶解,用电感耦合等离子体发射光谱法测定Ba和Sr;滤液用原子吸收光谱法测定TFe、Mn、K和Na;光度法测定Ti;另取部分滤液,用氢氧化铵-氯化铵沉淀Th和REEs,过滤后于滤液中用原子吸收光谱法测定Ca和Mg;将氧化物沉淀转化为草酸盐沉淀后用盐酸-过氧化氢溶解,用光度法测定Th和REEs,其分析流程见图70.13。

分析步骤

(1)分析溶液的制备

图70.13 碳酸盐类稀土矿物分析流程Ⅱ图

称取10mg(精确至0.01mg)试样于铂坩埚中,按本章70.4.1.1分析流程Ⅰ的步骤分解试样,钡、锶以硫酸盐形式沉淀,过滤,滤液用水稀释至100mL(溶液A)。

(2)钡和锶的测定

将沉淀用HCl或HNO3溶解后用ICP-AES法测定。

(3)锰、铁、钾和钠的测定

试液(A)直接用原子吸收光谱法测定。

(4)钛的测定

移取2.0~5.0mL溶液(A)于25mL容量瓶中,用二安替比林甲烷光度法测定。

(5)钍和稀土的测定

移取50.0mL溶液(A)于100mL烧杯中,加1gNH4Cl,加热至温热取下,用(1+1)氨水中和至呈浑浊并过量5mL,加热至沸取下,冷却至室温,过滤于50mL容量瓶中,沉淀用氨化的20g/LNH4Cl洗涤8次,用水稀释至刻度,摇匀,制得溶液(B),供钙和镁的测定使用。

将氢氧化物沉淀放入原烧杯中,加入30mL40g/L草酸溶液,加热至沸,取下搅拌并放置过夜。过滤,沉淀用20g/L草酸洗涤8次后放入瓷坩埚中,灰化,取出冷却。用少量水润湿灰分,加2滴H2O2和5mL(1+1)HCl温热至全溶,冷后转入25mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,制得溶液(C),测钍和稀土。

移取5.0mL溶液(C)于25mL容量瓶中,加入1mL10g/L抗坏血酸溶液,补加(1+1)HCl至8.4mL,加入1mL50g/LEDTA溶液,混匀后加入1mL2g/L偶氮胂Ⅲ溶液,用水稀释至刻度,摇匀。以试剂空白作参比,用1cm比色皿在波长650nm处测量吸光度。

校准曲线0~25μgThO2。

移取2.0mL溶液(C)于50mL容量瓶中,加水至10mL,加1滴酚酞,以100g/LNaOH溶液中和至微红色,再用(1+99)HCl调至红色褪去,加入1mL10g/L抗坏血酸溶液和2mL2.5mol/L甲酸及5mL2g/L偶氮胂Ⅲ溶液,用水稀释至刻度,摇匀。以试剂空白作参比,用1cm比色皿在665nm处测量吸光度。扣除试样中相当钍量的吸光度值即得到稀土含量的吸光度。

校准曲线0~150μgRE2O3。

(6)钙和镁的测定

将溶液(B)赶尽氨后,用原子吸收光谱法测定。

(7)硅、氟、二氧化碳和化合水的测定

同70.4.1.1分析流程Ⅰ。


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