巖礦中稀有金屬元素化學分析探析

肖海斌，趙蕊琴

（1.四川省核工業輻射測試防護院，四川 成都 610000；2.核工業西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610000）

隨著國家整體經濟建設的蓬勃發展，各行業針對稀有金屬元素的需求也日益增加，促使巖礦中金屬化學分析法的逐漸優化完善，相關研究人員對自身探析金屬元素的能力不斷提高，通過研究人員對化學分析法的深入了解，巖礦稀有金屬的分析技術已經獨立成為一門理論，發展趨勢也逐漸標準化、專業化，稀有金屬化學科技已經滲透到百姓的日常生活中，支撐了國民經濟的整體發展。雖然相關研究人員多年來對化學分析法不斷做出提高，但是在某些方面仍然存在一系列問題需要改善解決。

1 國家巖礦資源概述

我國地域總面積為960萬平方公里，地勢幅員遼闊，物質資源極其豐富，擁有廣袤的巖礦資源。根據世界各國的巖礦資源統計報告可以看出，我國的礦產資源總量在世界中排名第三。我國的稀土儲備量是其他國家儲備量總和的四倍，銻礦的儲備量占世界總資源量的四成，鎢礦的儲備量占世界總資源量的八成。從資源的分布來看，天然氣和石油資源主要集中在我國的西北、華北和東北地區，煤礦資源主要集中在我國的華北和西北地區。而華北、東北以及西南地區主要集中了鐵礦資源，西北、西南和華東地區則主要集中了銅礦資源。此外，華北、華南等地區還有錫、鎢、銻、鉬以及稀土等巖礦資源，鉛、鋅。金、銀等常見巖礦資源則遍布各地[1]。

2 巖礦稀有金屬常見分析法

2.1 全面分析法

全面化學分析法是指通過對巖礦中所含的完整化學成分進行測量分析，此種評測方法要求較高，頗為精準。首先采取光譜探測方法針對巖礦樣本做出綜合分析測定，對巖礦樣本中金屬元素構成做出初期掌握，以及巖礦中各化學元素的比例。其次通過化學分析法針對巖礦樣本中的稀有元素做出測量分析，更加全面的了解樣本中的所有元素構成情況[2]。此外化學分析法的所需資金成本較大，如果稀有金屬元素在巖礦中的種類含量比較少的話，那么就不推薦使用全面分析法對巖石進行測量分析。

2.2 普通分析法

普通分析法相比較全面分析法來說，其分析方法主要針對巖礦中的有用成分或特定成本進行分析，分析過程中忽略了不需要的成分，此方法廣泛應用在工業價值比較高的巖礦中，并且針對不同的金屬元素所采取的分析方法也有所不同，普通分析法的使用可以系統的針對每塊巖礦做出分析，針對巖礦中的有用組分做出含量測定。

2.3 組合分析法

組合分析法為一種系統化的綜合巖礦分析方法，其方法令研究人員可以系統的對巖礦中的各種組分比例、有用組分以及分布情況做出正確認識，與其他種類的分析法相對比，多元素巖礦極其適合使用此類分析手法進行測量分析，其最終的分析結果也極其準確。

近年來地質勘查工作以多元化的形式快速發展，隨著以上三種分析方法的不斷優化完善，繼而創新出多種化學分析方式，針對巖礦中稀有金屬元素的測定與鑒定方法逐漸做出改進和提升。

3 化學分析方法的重點與難點

稀有金屬元素的化學分析方法和鋰元素的困難分離兩點共同構成了巖礦中稀有金屬元素的化學分析問題[3]。其一，組合分析法一直是稀有金屬元素化學分析方法中較為困難的分析方法，這些年來針對稀有金屬元素的分析全程中一直存在元素分離極其困難這一問題，稀有金屬元素在分離過程中的難度就如同化學界的一場風暴，對相關研究人員的化學分析方法的進展帶來了極大地影響，人們的認知中逐漸出現了稀有金屬元素分離過程極其困難這一嚴重問題，目前稀有元素的化學分析方法必須要攻克金屬元素分離困難這一難關；其二，針對鋰元素分離問題的難點，近年來化學科技的綜合提高，相關研究人已經將工作重點放到了鋰元素分離這一技術問題上，鋰元素分離困難這一問題已逐漸受到化學分析研究人員的重視，并且針對相關問題做出深入探討分析，在保證對鋰元素分離的成功達成，同一時間還要確保鋰元素的分離技術方法得到不斷的優化創新，逐漸作為巖礦中稀有金屬元素化學分析方法中的重要課題進行探析延伸。

4 稀有金屬元素化學分析方法的探析

4.1 完善稀有金屬元素化學分析方法的制度

古語有云無規矩不成方圓，合理的制度是對良好發展的有力保障，在化學分析方法中，針對稀有金屬元素的化學分析工作可以順利有序的展開這便是制度的關鍵作用，制度也是所有稀有金屬元素化學分析工作中務必遵循的行動準則，能否合理有效的依照制度作業，是國家稀有金屬元素化學分析工作能否取得良好成果的關鍵，因此完善稀有金屬元素化學分析方法的制度是巖礦化學分析工作中的重要環節[3]。一定要從科學的角度出發，響應國家巖礦化學分析的飛速發展，綜合構建愈加完善的化學分析制度。為我國巖礦中稀有金屬元素化學分析的良好發展做出助力。

4.2 稀有金屬元素化學分析的良好應對策略

前文提及了關于巖礦中稀有金屬元素化學分析方法中的部分重要問題，通過相關研究人員的不懈努力，以及在日常工作中不斷實踐探索，針對以上問題作出了較好的應對策略，筆者在此通過將相關技術文章加以整理分析，針對上述問題的解決策略做出充分合理的分析。

（1）針對分析方法研究人員的自身素質能力和化學分析手法做出提升，通過一系列客觀因素的優化完善，進而針對巖礦中稀有金屬元素的化學分析方法做出技術彌補，此方法是在當今化學分析方法水平有限的前提下，可以有效快捷對當前情況做出改善，針對稀有金屬元素的分離困難問題，要積極采取先進的化學分析方法，便可針對危險的工作事故做出合理的預防。此外在稀有金屬元素的化學分析過程中，必須遵守科學合理的作業規范來完成操作，以求達到降低事故發生幾率和提升最終的分析成果。

（2）針對稀有金屬元素化學分析方法的延伸探析，明顯影響到本身的排查結果，通過對稀有金屬元素的分離過程進行充分認識了解后，再進行操作稀有金屬設備分析器具，極大程度上避免了因稀有金屬設備分析器具的故障問題而對金屬元素的分離過程造成重大影響的情況發生，通過巖礦中稀有金屬元素化學分析過程中幾個重要問題的合理解決，綜合提高了我國稀有金屬元素分離化學分析方法的整體技術層次。

5 巖礦中鋰元素的化學分析

5.1 分離前提

針對鋰元素進行測定分析之前，先決條件便是鋰元素和其他堿金屬元素從鈦、鈣、鎂、鐵、鋁等金屬元素中成功分離。因為堿金屬中的氯化物在相關有機溶液中的溶解度不同，氯化鋰在多數有機溶液中的溶解度通常較大，所以我們便可以合理運用鋰元素的特點，將鋰元素從其他堿金屬中分離出來。比如每100毫升戊醇中氯化鋰的溶解度為6.5克，而氯化鈉、氯化硒、氯化銣、氯化鉀的溶解度分別為0.004克、0.008克、0.008克、0.005克。如果在有機溶液容積較小的情況下，以上氯化物通常很少被溶解或不會被溶解。

5.2 測定方法

通常采用針對四氧硫酸鋰的稱重方法進行測定。具體的步驟原理為：巖礦樣本中的氯化銨采用碳酸鈣來分解，去除掉該元素之后，剩下的是堿金屬的混合氯化物，接下來采取蒸發方法，去除掉無水丙酮，此后將有機溶液殘留物中的氯化鋰轉化成四氧硫酸鋰，最終對其進行稱重計量。此類方法中所需的化學試劑有氯化銨、碳酸鈣、氫氧化鈣、氫氧化銨、碳酸銨飽和溶液、草酸銨飽和溶液和比例為1：1的硫酸和鹽酸。

5.3 分析步驟

選取0.5克的氯化銨和相同重量的巖礦樣本，將二者皆磨成細末，再添加5克碳酸鈣然后攪拌均勻。將混合細末放入捏坩堝中，進行十分鐘的低溫加熱后將其溫度提升到900度，再繼續加熱一個小時，等鎳坩堝冷卻時，將坩堝中的燒結塊轉移到200毫升的燒杯中，加水50毫升后煮沸15分鐘，針對溶液采取傾瀉立法過濾到另一個燒杯，使用氫氧化鈣飽和溶液進行洗滌。通過蒸發方式，最終使液體維持在100毫升，隨后加入2毫升的濃氫氧化銨、0.5克的氯化銨和25毫升的飽和碳酸銨溶液，加熱混合溶液，煮沸5分鐘后進行過濾，隨后放置在高溫環境中去除銨鹽。此后用濃度1%草酸銨進行洗滌，然后通過高溫環境完全除盡銨鹽，最后使用丙酮沉淀洗滌三次。如果測量發現巖礦樣本中有較多的鈉和鉀含量，則需要先沉淀溶解于少量水后在進行蒸干，重復用丙酮處理殘渣研磨成的粉末。隨后蒸發混合溶液，除去燃燒殘渣中的有機物質。通過加熱方法將溶液中的硫酸含量去除，最終冷卻后再進行四氧硫酸鋰的計重。

6 結語

綜上所述，近年來通過國家地質勘查與采掘工作的飛速發展，使巖礦中稀有金屬元素的化學分析方法取得顯著提升。我國地勢廣闊資源豐富，尤其是我國礦產資源儲備量在世界中名列前茅，創新完善稀有金屬元素的測定方法和分析技術，對國家的資源開采工程有極大的助力作用，科學合理的提升地質勘探工作的總體技術層次，有益于國家稀有金屬元素總量的穩定增長，為越來越多的新興高技術領域構建堅強的后盾。