锂矿石分析中的ICP-MS处理方法,四方谈微信公众号文章

【矿业澳洲点评】我们近期追逐热点，对澳洲的好几个锂矿进行了深入研究，后文中的配图都是取自我们自己的矿。近期锂专题系列文章就是我们对自家矿权研究的一些辅助资料。

我们通过对比锂原矿石的微波消解,过氧化钠-碱熔,四酸分解等3种前处理方法，分别对国家标准物质锂矿石GBW07184、GBW07153、GBW07152中Li、Be、Nb、Ta等元素进行测定，研究不同前处理方法对其分析测定结果的影响。认为在锂矿石分析中：四酸分解法操作简单，准确度高，更适用于锂矿石中Li、Be、Nb、Ta的测定。

《锂矿石分析中的ICP-MS处理方法》

锂、铍、铌、钽是稀有金属主要品种，用途甚广。在稀有金属分类中，锂、铍为稀有轻金属；铌、钽为稀有难熔金属。锂及其化合物制成的高能燃料具有燃烧温度高、速度快等优点，常用于飞机、火箭、潜艇的燃料。锂能与多种元素制成合金，例如铝锂、硼锂、铜锂、镁锂、铅锂、硅硼锂和银锂等而用于原子能、航空、航天、焊接等工业。

铌、钽在自然界中密切共生，它们的物理性质、化学性质、地球化学性质以及矿物学性质等都有许多类似之处，因而常在同一矿物中出现。铌、钽具有强度高、耐腐蚀、导热、超导、单极到点极吸收气体等优良特性，广泛用于冶金、机械、化工、陶瓷、玻璃建材。

由于锂、铍、铌、钽等有时共伴生一起组成综合性矿床，或伴生在钨锡等多金属矿床中并具有综合开采、综合利用价值，在地质勘探过程中应进行综合评价。

电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）作为近年来借助高科技手段发展起来的先进的检测分析技术，具有检测范围广，方法灵敏，检出限低，紧密度高，谱线干扰可在线校正，速度快，效率高等特点，是出色的痕量元素分析技术。目前已有不少研究将电感耦合等离子体质谱法应用于锂矿石准确、快速、批量化分析测试。

在采用电感耦合等离子体质谱法测定锂矿石时，常用的前处理方法有微波消解法、四酸分解法、过氧化钠碱熔法。前处理方法不同是否对分析测试结果有影响，目前很少有此类报告。因此，本文眼界选择测试国家标准物质中的GBW07184、GBW07153、GBW07152中Li、Be、Nb、Ta等元素，探讨不同前处理方法对样品测试结果的影响。

【仪器设备】Agilent ICP-MS7900电感耦合等离子质谱仪；微波消解系统：美国CEM MARS5密闭微波消解系统；聚四氟乙烯杯50mL；容量瓶50mL、100mL（表1）。

【主要试剂】盐酸（金山化试，分析纯）；硝酸（金山化试，分析纯）；氢氟酸（金山化试，分析纯）；高氯酸（金山化试，分析纯）；过氧化钠（科龙化试，分析纯）；内标溶液ρ（Rh）=1ng/mL；ρ（Re）=1ng/mL；超纯水：电阻率＞18.2MΩ·㎝。

标准溶液的配置：用3%硝酸将混合溶液（Li、Be、Nb、Ta）标准储备液逐级稀释后，配制成浓度为：0、0.5、1.0、2、4、8μg/L的混合标准溶液系列。

【试验方法】（1）微波消解。称取0.500g试样，置于微波消解罐中，加入10mL王水充分反应后密封。按表2推荐升温程序进行微波消解。用慢速定量滤纸将消解后溶液过滤至50mL容量瓶中，用蒸馏水淋洗溶样杯及沉淀三次，定容至刻度（表2）。

（2）过氧化钠-碱熔法。称取0.500g试样，置于镍干锅中，按1＋10的比例覆盖过氧化钠，混匀。将镍干锅放在已升温至650℃的高温炉中熔样15min，取出换方向再熔15min，稍冷后取出。用约50mL热水提取，放置过夜。用滤纸过滤取液，用（1＋1）热HNO3清洗溶液沉淀至100mL，用HNO3稀释20倍后用ICP-MS上机测试。

（3）四酸分解。称取0.100g试样，置于聚四氟乙烯坩埚中，加入（5＋5＋1）的王水、HF和HCLO4的混酸约15mL，盖上坩埚盖，置于控温电热板上与160℃加热2h，然后揭开盖子升温至200℃，待高氯酸烟冒尽，取下冷却至常温。加入（1＋1)王水5mL提取样品，定容至50mL容量瓶里，摇匀待测。

【内标的选择】有文献表明，如果样品中含有内标元素，会严重干扰内标对分析结果的校正；如果为抵消这种干扰而提高内标元素的浓度，则由于内标信号值过高而失去对信号值得校正作用。通过实验确定在线加入浓度为1ng/mL的Rh和Re作为内标，取得较好效果。内标信号值约为150000cps，对测试过程中仪器条件变化产生的影响能够有效补偿。

【样品测定结果（表3）】

（1）3种前处理方法对锂矿石中Li、Be、Nb、Ta元素的测定有不同影响，但各元素测定值均在偏差范围内，方法精密度均小于5%，满足锂矿石分析要求。

（2）通过3种前处理方法比较发现：微波消解法测定锂矿石时试剂用量少、环境污染小，标准偏差最小，准确率最高，但是操作方法复杂，时间长，不适合批量化检测要求。

过氧化钠碱熔法适用于锂矿石中Li、Be、Nb、Ta含量较高试样，但测定较高含量元素时，可能进入检测倍增器的模拟区所引起的测定误差问题，需进行可靠的脉冲-模拟转化校准，并增加相应浓度Li、Be、Nb、Ta标准点。四酸分解法适用于锂矿石中Li、Be、Nb、Ta含量较低试样，并且此方法操作容易、处理简单，时间短，成本低，更具优势。

【结论】在岩矿分析工作中，常常需要根据测试元素来选择最适宜的操作方法，以满足快速、准确、批量化的检测要求。通过ICP-MS测定锂矿石中Li、Be、Nb、Ta的3种不同前处理处理方法比较，认为在锂矿石分析中：四酸分解法操作容易、处理简单，时间短，成本低，更适用于锂矿石中Li、Be、Nb、Ta批量化的检测要求。

——李诗瑢

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