●姚南紅 溫斌 羅瑤/文

富釔富集物是以釔、鈥、鉺、銩、鐿、镥六種稀土元素對(duì)應(yīng)的氧化物或碳酸鹽、料液形式存在的產(chǎn)品，它是近幾年貿(mào)易流轉(zhuǎn)比較活躍的稀土中間產(chǎn)品。由于國(guó)內(nèi)稀土分離企業(yè)的十五種稀土元素的分離能力或者分離需求不同，富釔富集物作為稀土上游冶煉分離的中間產(chǎn)品，它和其它稀土礦產(chǎn)品一樣，是重單一稀土分離產(chǎn)品的原料。富釔富集物進(jìn)一步分離后形成單一稀土產(chǎn)品包括：釔、鈥、鉺、銩、鐿、镥單一元素化合物的重要原材料。

本文主要研究了富釔富集物中15 種稀土元素配分的測(cè)定方法。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）分析技術(shù)是自20 世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種新型分析技術(shù)，由于其具有基體效應(yīng)小，檢出限低，精密度高，靈敏度高，線性范圍寬以及多元素同時(shí)分析等諸多優(yōu)點(diǎn)而得以廣泛應(yīng)用。本文方法采用了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICPOES）測(cè)定富釔富集物稀土元素氧化物配分量，方法簡(jiǎn)單快捷、準(zhǔn)確可靠。

原理：富釔富集物試料以鹽酸溶解，在稀鹽酸介質(zhì)中，直接以氬等離子光源激發(fā)，進(jìn)行光譜測(cè)定。

試驗(yàn)部分

1.儀器與試劑

（1）儀 器：ULTIMA Expert ICP-OES JOBIN YVON

（2）標(biāo)準(zhǔn)溶液：取1.0000 g/L 被測(cè)元素儲(chǔ)備溶液，采用逐級(jí)稀釋法分別配制成100 mg/L、10 mg/L單一標(biāo)準(zhǔn)溶液，鹽酸（1+9）介質(zhì)。

（3）氧化釔標(biāo)準(zhǔn)溶液：取10.0000 g/L 被測(cè)元素儲(chǔ)備溶液，采用逐級(jí)稀釋法分別配制成1000 mg/L 單一標(biāo)準(zhǔn)溶液，鹽酸（1+9）介質(zhì)。

（4）硝酸、氫氟酸為分析純，試驗(yàn)用水為Ⅱ級(jí)水。

2.儀器工作條件

（1）儀器分辨率＜0.006 nm（200 nm 處）。

（2）功率1.0 kW；等離子氣13 L/min；橫向觀測(cè)高度15 mm；護(hù)套氣0.20 L/min。（載氣流量0.89 L/min、蠕動(dòng)泵速20 r/min、載氣壓力2.96 MPa。）

3.試驗(yàn)方法

（1）系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

將各標(biāo)準(zhǔn)溶液按下表分別移入6 個(gè)100mL 容量瓶中，并加入10mL 鹽酸（1+1），以水稀釋至刻度，混勻，分析標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度見(jiàn)表1。

表1 分析標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度

（2）樣品制備及檢測(cè)

稱(chēng)取富釔氧化物富集物的試樣0.2g 試樣，精確至0.0001g。置于100mL 燒杯中,加水潤(rùn)濕,加10mL 鹽酸（1+1），1mL 過(guò)氧化氫,低溫加熱至溶解完全,冷卻至室溫,移入100mL 容量瓶中,以水稀釋至刻度,混勻。

稱(chēng)取富釔碳酸鹽富集物的試樣10.0g 試樣，精確至0.0001g。置于250mL 燒杯中,加水潤(rùn)濕，加人30mL 鹽酸（1+1），1mL 過(guò)氧化氫,加熱分解至試料溶解完全,移入200mL容量瓶中,以水稀釋至刻度,混勻。分取20mL 該溶液于250mL 容量瓶中,加人10mL 鹽酸（1+1）,以水稀釋至刻度,混勻。

準(zhǔn)確移取一定體積的液體富釔富集物試液，精確至0.01mL。移入容量瓶中,加入10mL 鹽酸（1+1）,以水稀釋至刻度,混勻。使試液中稀土氧化物總濃度約為2 mg/mL。

將上述試料各分取10.00mL，移入100mL 容量瓶中，加入10mL 鹽酸（1+1）,以水稀釋至刻度，混勻。待測(cè)；隨同試樣做空白試驗(yàn)。用各對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)溶液，按儀器工作條件對(duì)試樣與空白進(jìn)行測(cè)試。最后結(jié)果扣除空白。

（3）結(jié)果的計(jì)算

按公式計(jì)算富釔富集物和液體富釔镥富集物中15 個(gè)稀土元素氧化物的配分量（%）。

式中：ρi—待測(cè)稀土元素氧化物的質(zhì)量濃度，單位為微克每毫升?！痞裫—各稀土元素氧化物的質(zhì)量濃度之和，單位為微克每毫升。

結(jié)果與討論

1.樣品溶解酸用量的選擇

考察不同的酸量對(duì)樣品溶解程度的影響，稱(chēng)取5#樣品0.2g（精確至0.0001g），按照試樣制備溶解試料，制備后上機(jī)檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 試料溶解用酸量（%）

從表2 可以看出，加2mL～15mL 鹽酸均能分解樣品，但加10mL 鹽酸和15mL 鹽酸溶解時(shí)，樣品溶液明顯更加清亮，綜合考慮樣品的溶解情況和結(jié)果的穩(wěn)定性，試驗(yàn)選擇鹽酸用量為10mL。

2.酸度的影響

用空白實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行酸度試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著鹽酸酸度的增大,各元素信號(hào)強(qiáng)度有下降的趨勢(shì)，強(qiáng)度值如表3 所示，綜合考慮樣品溶解的要求及溶液中鹽酸酸度對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的抑制效應(yīng)，本試驗(yàn)的鹽酸酸度定為5%。

表3 不同酸度信號(hào)強(qiáng)度

3.分析譜線的選擇

根據(jù)光譜線波長(zhǎng)表采用輪廓掃描對(duì)各被測(cè)元素的預(yù)選分析線進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液1#、2#、6#采用輪廓掃描對(duì)各被測(cè)元素的預(yù)選分析線作輪廓圖，選出基體干擾，稀土雜質(zhì)元素干擾，共存非稀土雜質(zhì)元素干擾小，信背比大，峰型好的分析譜線（見(jiàn)分析譜線圖）。

4.共存非稀土雜質(zhì)元素干擾

富釔富集物化學(xué)成分中主要非稀土雜質(zhì)元素有硅、鐵、鈣、鎂、鋁、鈉等，用標(biāo)準(zhǔn)系列溶液曲線，分別將5 μg/mL的硅、鈣、鎂、鋁溶液和10 μg/mL鐵、鈉溶液在所選擇的待測(cè)元素的分析譜線上進(jìn)行測(cè)量。共存元素對(duì)各分析譜線干擾濃度見(jiàn)表4。

表4 共存元素對(duì)各分析譜線干擾濃度

結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知5 μg/mL 的硅、鈣、鎂、鋁和10μg/mL 鐵、鈉雜質(zhì)元素對(duì)各待測(cè)元素測(cè)定無(wú)明顯干擾。

5.共存稀土元素干擾

用標(biāo)準(zhǔn)系列溶液做校準(zhǔn)曲線，分別將鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑各5 μg/mL 的氧化物溶液，銩、镥各10 μg/mL 的氧化物溶液，鈥、鉺、鐿各30 μg/mL 和釔200 μg/mL 的氧化物溶液在所選擇的待測(cè)元素的分析譜線上進(jìn)行測(cè)量，得到的濃度見(jiàn)表5。結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知高含量的共存稀土元素對(duì)各待測(cè)元素的測(cè)定無(wú)明顯干擾。

表5 共存稀土元素對(duì)待測(cè)元素的影響

6.檢出限及方法測(cè)定限

在選定的測(cè)定條件下，用標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)200μg/mL 氧化釔基體溶液進(jìn)行11 次的測(cè)定，計(jì)算各元素的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以其3 倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算檢出限，以其10 倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算其測(cè)定下限，見(jiàn)表6。

表6 檢出限

在選定的測(cè)定條件下，用標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)空白溶液進(jìn)行11 次的測(cè)定，計(jì)算各元素的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以其3 倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算檢出限,以其10 倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算其測(cè)定下限,結(jié)合實(shí)際需要與200 μg/mL氧化釔基體溶液測(cè)定的結(jié)果,給出最終測(cè)定下限，見(jiàn)表7。

表7 檢出限及測(cè)定下限

7.標(biāo)準(zhǔn)加入回收實(shí)驗(yàn)

稱(chēng)取1#樣品0.2000g 置于100 mL 燒杯中，加入10 mL 水，加10 mL 鹽酸（1+1）和1mL 過(guò)氧化氫，置于電爐上低溫溶解至清亮，冷卻至室溫，移入100 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。將試液準(zhǔn)確分取5.00 mL 于3個(gè)100 mL 的容量瓶中，分別加入待測(cè)元素（加入量見(jiàn)表8），再加入5 mL 鹽酸（1+1）以水稀釋至刻度，混勻，進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。

表8 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

結(jié)論：測(cè)定結(jié)果表明，各元素回收率在96%～105%之間，結(jié)果滿意

結(jié)論

方法中所推薦各分析譜線，均很好的避開(kāi)了共存稀土元素與共存非稀土元素的干擾，能滿足分析要求。各元素測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=11）在0.06%～6.25% 之間，回收率在96%～105%之間。試驗(yàn)證明本方法滿足富釔富集物中鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑含量范圍在0.1 %～2 %，鈥、鐿含量范圍在0.1 %～10 %，銩、镥含量范圍在0.1 %～5 %，鉺含量范圍在0.1 %～15 %、釔含量范圍在55%～90 %的分析測(cè)定。