矿石中金属元素化学分析方法分析

矿石中金属元素化学分析方法分析

刘菲菲

吉林吉恩镍业股份有限公司（ 132311）

摘要：随着科技不断发展，矿石资源开发利用，更加注重矿石成分中，金属元素的有效开采利用，以实现矿石资源价值最大化。因此，在矿石样品成分化学分析中，能够通过分析构建，实现对金属元素的有效分析，进而更好了解样品矿石成分，保障矿石资源的开发利用，体现了化学分析中的重要性。对于矿石样品成分分析而言，构建科学合理的分析方法，规范分析操作、提高人员素质，都是提高化学分析质量的重要保障。本文立足金属元素在矿石成分中的化学分析现状，就如何提高化学分析质量。

关键词：矿石；金属元素；化学分析；方法

一、概述

1.矿石化学成分分析

研究的样品取自某金属矿，从矿样中选择具有代表性块状矿石样制成光片，其余样品经破碎、混匀、筛分（筛孔尺寸为2mm）后，再混匀缩分制成实验样品备用。矿石中有价元素为铜和镍，其品位超出矿产工业品位要求，钴、金、铂、钯达到综合回收品位要求。

2.矿石结构

矿石结构主要有他形不等粒结构、海绵陨铁结构、固溶体分离结构（结状结构、格状结构），部分硫化物呈脉状穿插结构、脉状填充结构和网络状结构。①他形不等粒结构：磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿呈大小不一的他形粒状，分布于脉石矿物及其粒间。②海绵陨铁结构：超基性岩中磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿共生，呈他形晶集合体嵌布于蛇纹石等硅酸盐脉石中。③固溶体分离结构（结状结构、格状结构）：在块状硫化矿石中，部分黄铜矿与镍黄铁矿或磁黄铁矿固溶体分离，沿磁黄铁矿晶粒间、双晶面呈微-细粒分布。④脉状穿插结构：部分磁铁矿沿镍黄铁矿碎裂缝充填，呈脉状穿插分布。⑤脉状填充结构：部分镍黄铁矿与黄铜矿沿着磁黄铁矿裂隙充填。⑥网络状结构：部分磁铁矿沿镍黄铁矿碎裂缝充填，呈网络状分布。

二、矿石成分中金属元素的化学分析技术

1.EDTA滴定监测

在研究矿石样品成分中，EDTA滴定监测技术是一种最常用的传统检测技术。在生产实践过程中发现，由于其具备高精准的准确度、极其便利操作、成本不高且极易于掌握等优势，因此在矿石样品的金属元素研究中经久不衰。随着科学的发展，检测不同金属元素的方法也在不断地改进发展。

（1）EDTA测铅的改进方案

经研究大量文献可以得到，在测定增加氢氟酸（HF）后能够消除硫酸产生腐蚀时的一定不良影响，换句话说就是能够在一定程度上消除二氧化硅（SiO2）产生的影响，在一定程度上提高结果的准确度。例如：刘长风等一些专家学者得出结论，经由大量的实验检测高硅铅具备低碱性，在HF溶解SiO2加入聚四氟乙烯塑料容器，可以提高检测结果的准确度。

（2）EDTA测铁的改进方案

通过大量实验发现，如果采用传统的方法对重铬酸钾进行操作，方法过于复杂，且会造成一定的环境污染，环保性能差。而经由实验和研究发现，通过EDTA方法，可使其测定的结果与传统的检测结果一致（精确度），并且能够有效解决之前对环境造成污染这一问题，提高检测的准确度。

2.碱溶ICP—MS法

矿石中存在的元素有非常多种类，但是每一种的含量却少之又少，有一些矿石中的元素是相互混合的，但是只有很少一部分是这样的，其中矿石中的每一种已知的元素都能够为人们利用，因此，明确矿石中有什么元素非常关键。矿石中每一种化学元素的存在方式是不一样的，有一些是以化合物的方式存在，而有一些是游离的状态存在。正是由于元素存在形式和种类非常多，所以在科学研究中使用的方式也是有很多种类的，化学研究方法主要有EDTA一滴定法、分光光度法、原子吸收法、碱溶ICP—MS法、稳健统计法等。为了更加全面地得出矿石样品中有哪些种类的元素，就应该根据实际情况选用最合适的方式进行分析和检测，以确保金属元素能够被分离出来并且分离出来的金属元素达到相应的要求。其中碱溶ICP—MS法主要是利用溶液对样品进行分析研究，由于选取的矿石样品为Re一0s，具有很强的特殊性，所以利用碱溶ICP—MS法的时候能够根据双瓶蒸馏技术进行样品分析检定。但是由于分析矿石样品需要的时间非常长，随着时间的推移，溶液中离子的溶度也会越来越稀释，而使用碱溶ICP—MS法能够有效保证溶液浓度稀释的同时，同位素仍然处于平衡状态，这样一来就能够使矿石样品被有效分解，从而达到元素的测定水平。

（1）样品测定准备

在测定选取矿石样品中元素实验中，一定要保证测定样品和测定设备都准备齐全，这样才能够得到最精确的测定结果。在该实验中使用的化学试剂主要有过氧化钠(Na202：)、硝酸(HN03)、氢氧化钠(Na0H)以及GN—RO—100超纯水的处理制备系统。在实验中还需要提供Xseriso电感耦合等离子体质谱仪。测定的金属元素的标准溶液一定要符合国家级标准，标准溶液浓度为100mg/L，并需分为3组：(1)稀土元素15种；(2)铍等9种金属元素；(3)锆等4种元素；且都需符合GSB04—1789—2004标准。

（2）具体方法

首先应该做的工作是将符合试验标准的混合标准溶液配置成功，这样一来，后续的工作才能在此基础上持续进行。要根据矿石样品的条件以及相应要求，选取样品溶液使其能够和标准混合液配置成为1.0mg/L的待测标准液。之后就应该将介质进行逐级稀释，一般情况下选用的介质主要是5％的硝酸，逐级稀释主要是稀释为0.1mg/L、O.0lmg/L、O.001mg/L三个阶段的浓度。再然后进行的工作是取0.1000g的样品放置在刚玉坩埚中，需要注意的是称量样品的时候一定要精确，在此样品中加入1.0g的过氧化钠，并且混合均匀。第四步就是将样品放在700℃的高温炉中进行加热，直至保温熔融15分钟之后，再将其取出进行冷却，冷却到室温之后方可倒入烧杯中，选用的烧杯为200mL的。第五步是将100.OmL的热水倒入烧杯中，这样一来样品就得到重新溶解，溶解12小时之后就可以进行慢速的过滤。最后需要做的工作就是用2％的氢氧化钠对沉淀物进行清洗，而清洗次数最少10遍，直至量瓶中的溶液呈现无色，然后利用仪器进行分析，并且利用计算机进行数据的分析处理。

结语

研究矿石元素的方法有很多种，每一种方法都有其一定的优缺点。在参阅大量的文献及经过大量研究发现，为保证对矿石的元素能够全面地了解、检测和分析，一般都会结合实验的环境和条件，科学的选择合适的检测方法对矿石进行分析，以保证矿石的金属元素可以完美分离，并可以满足人类不同的生产生活。不同地域的矿石因气候和环境的差异，其矿石的元素也不尽相同，这不仅与区域和环境有关，与人类的生产生活有着密不可分的联系。

在分析矿石的元素种类时，不应只靠理论上对其进行分析和研究，应利用实际环境情况，通过与当地开采与分离的工厂予以密切合作，加上理论分析，最大化利用各种方法的优点，严格控制检测的注意事项和范围，通过多种方法对比的检测方法与理想结果进行分析，采用更适合的方法进行研究。

参考文献：

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[2]陈斐.原子荧光测定岩矿中金属元素的不确定度分析[J].江西化工,2020(01):117-118.