巖礦中稀有金屬元素化學(xué)分析探究

廖蘭科(貴州省有色地質(zhì)中心實(shí)驗(yàn)室， 貴州 安順 561000)

巖礦中稀有金屬元素化學(xué)分析探究

廖蘭科(貴州省有色地質(zhì)中心實(shí)驗(yàn)室， 貴州 安順 561000)

稀有金屬已經(jīng)成為我國各行各業(yè)中必不可少的元素之一，而大多數(shù)稀有金屬元素來自巖礦中。通過化學(xué)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(xué)分析方式相對較為方便簡單，所以已經(jīng)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(xué)分析的方式，加深人們對該類化學(xué)分析方式的了解和使用。

巖礦；稀有金屬元素；化學(xué)分析

目前大多數(shù)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(jìn)行勘察，了解其中的具體成分和范圍，已經(jīng)成為勘察巖礦中的重要工作之一[1]。巖礦多數(shù)是在野外，地理環(huán)境并不理想。在這樣的情況是無法使用復(fù)雜或大型的機(jī)械設(shè)備幫助完成勘察工作。但化學(xué)分析方式能有效改善這一情況，無論巖礦是在如何復(fù)雜的地理環(huán)境中，都能對其所含有的稀有金屬元素進(jìn)行有效的勘察。

1 常見具體的巖礦化學(xué)分析法

(1)全分析法 全分析法是對巖礦中所有的化學(xué)成分進(jìn)行分析測量，可以說是對分析結(jié)果要求最高的一種化學(xué)分析方法。該方法需要先應(yīng)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(jìn)行分析。由于該方式需要對巖礦中所有的化學(xué)元素進(jìn)行分析，因此需要耗費(fèi)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(jìn)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(jìn)行分析，對不需要檢測的元素自行忽略的一種化學(xué)分析方式[2]。該方法主要用藥檢測巖礦中具有較高工業(yè)價(jià)值的金屬，并能夠?qū)γ恳粋€(gè)巖礦樣品進(jìn)行系統(tǒng)的分析。

(3)組合分析法 組合分析法是一種系統(tǒng)的化學(xué)分析方式，能夠?qū)r礦中所有的組成成分和分布情況進(jìn)行系統(tǒng)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(jié)果也是非常精確的。

2 巖礦中鋰元素化學(xué)分析方式的應(yīng)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(wěn)定性，在分析過程中很容易受到其他金屬元素的影響，進(jìn)而影響到最終的檢測結(jié)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(dāng)有機(jī)溶劑的體積不大時(shí)，可以使用該方式進(jìn)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(fā)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(fā)后按照1∶1的比例倒入鹽酸和硫酸，將氯化鋰轉(zhuǎn)化為硫酸鋰后，稱重即可。

(3)進(jìn)行化學(xué)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(xù)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(xù)加熱15分鐘，之后在將溫度上升至900℃加熱一個(gè)小時(shí)；停止加熱后，在坩堝冷卻后用熱水吹洗其內(nèi)壁，至其中出現(xiàn)燒結(jié)塊后用熱水將其放入250ml的燒杯中。若燒結(jié)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(fā)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(fā)皿中并蓋上玻璃，用水浴保溫一個(gè)小時(shí)。溶液出現(xiàn)沉淀后，使用1%的草酸銨溶液洗滌，再次蒸發(fā)；在蒸發(fā)后所得物質(zhì)進(jìn)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?jǐn)嚢柚敝脸霈F(xiàn)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(xù)蒸發(fā)并加入溶液，然后使用濃硫酸去除溶液長的水分。進(jìn)行灼燒，冷卻后通過Li2SO4質(zhì)量計(jì)算出鋰元素的具體含量。

3 結(jié)論

如今化學(xué)分析方式已經(jīng)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(gè)較為精準(zhǔn)的分析結(jié)果[4]。化學(xué)分析方式的快捷、方便及準(zhǔn)確性對促進(jìn)我國地質(zhì)勘探事業(yè)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(xué)特征[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào),2016,01:171-177.

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

[3]文春華,羅小亞,李勝苗,等.應(yīng)用X射線熒光光譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法研究湖南傳梓源地區(qū)稀有金屬礦床偉晶巖地球化學(xué)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(jìn)展[J].理化檢驗(yàn)(化學(xué)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(xué)(巖礦或室內(nèi)空氣檢測)。