富钇富集物稀土元素氧化物配分量的测定 电感耦合等离子发射光谱法

●姚南红 温斌 罗瑶/文

富钇富集物是以钇、钬、铒、铥、镱、镥六种稀土元素对应的氧化物或碳酸盐、料液形式存在的产品，它是近几年贸易流转比较活跃的稀土中间产品。由于国内稀土分离企业的十五种稀土元素的分离能力或者分离需求不同，富钇富集物作为稀土上游冶炼分离的中间产品，它和其它稀土矿产品一样，是重单一稀土分离产品的原料。富钇富集物进一步分离后形成单一稀土产品包括：钇、钬、铒、铥、镱、镥单一元素化合物的重要原材料。

本文主要研究了富钇富集物中15 种稀土元素配分的测定方法。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）分析技术是自20 世纪60年代发展起来的一种新型分析技术，由于其具有基体效应小，检出限低，精密度高，灵敏度高，线性范围宽以及多元素同时分析等诸多优点而得以广泛应用。本文方法采用了电感耦合等离子体发射光谱法（ICPOES）测定富钇富集物稀土元素氧化物配分量，方法简单快捷、准确可靠。

原理：富钇富集物试料以盐酸溶解，在稀盐酸介质中，直接以氩等离子光源激发，进行光谱测定。

试验部分

1.仪器与试剂

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

（2）标准溶液：取1.0000 g/L 被测元素储备溶液，采用逐级稀释法分别配制成100 mg/L、10 mg/L单一标准溶液，盐酸（1+9）介质。

（3）氧化钇标准溶液：取10.0000 g/L 被测元素储备溶液，采用逐级稀释法分别配制成1000 mg/L 单一标准溶液，盐酸（1+9）介质。

（4）硝酸、氢氟酸为分析纯，试验用水为Ⅱ级水。

2.仪器工作条件

（1）仪器分辨率＜0.006 nm（200 nm 处）。

（2）功率1.0 kW；等离子气13 L/min；横向观测高度15 mm；护套气0.20 L/min。（载气流量0.89 L/min、蠕动泵速20 r/min、载气压力2.96 MPa。）

3.试验方法

（1）系列标准溶液的配制

将各标准溶液按下表分别移入6 个100mL 容量瓶中，并加入10mL 盐酸（1+1），以水稀释至刻度，混匀，分析标准溶液浓度见表1。

表1 分析标准溶液浓度

（2）样品制备及检测

称取富钇氧化物富集物的试样0.2g 试样，精确至0.0001g。置于100mL 烧杯中,加水润湿,加10mL 盐酸（1+1），1mL 过氧化氢,低温加热至溶解完全,冷却至室温,移入100mL 容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。

称取富钇碳酸盐富集物的试样10.0g 试样，精确至0.0001g。置于250mL 烧杯中,加水润湿，加人30mL 盐酸（1+1），1mL 过氧化氢,加热分解至试料溶解完全,移入200mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。分取20mL 该溶液于250mL 容量瓶中,加人10mL 盐酸（1+1）,以水稀释至刻度,混匀。

准确移取一定体积的液体富钇富集物试液，精确至0.01mL。移入容量瓶中,加入10mL 盐酸（1+1）,以水稀释至刻度,混匀。使试液中稀土氧化物总浓度约为2 mg/mL。

将上述试料各分取10.00mL，移入100mL 容量瓶中，加入10mL 盐酸（1+1）,以水稀释至刻度，混匀。待测；随同试样做空白试验。用各对应标准溶液，按仪器工作条件对试样与空白进行测试。最后结果扣除空白。

（3）结果的计算

按公式计算富钇富集物和液体富钇镥富集物中15 个稀土元素氧化物的配分量（%）。

式中：ρi—待测稀土元素氧化物的质量浓度，单位为微克每毫升。∑ρj—各稀土元素氧化物的质量浓度之和，单位为微克每毫升。

结果与讨论

1.样品溶解酸用量的选择

考察不同的酸量对样品溶解程度的影响，称取5#样品0.2g（精确至0.0001g），按照试样制备溶解试料，制备后上机检测，结果见表2。

表2 试料溶解用酸量（%）

从表2 可以看出，加2mL～15mL 盐酸均能分解样品，但加10mL 盐酸和15mL 盐酸溶解时，样品溶液明显更加清亮，综合考虑样品的溶解情况和结果的稳定性，试验选择盐酸用量为10mL。

2.酸度的影响

用空白实验样品进行酸度试验，试验发现随着盐酸酸度的增大,各元素信号强度有下降的趋势，强度值如表3 所示，综合考虑样品溶解的要求及溶液中盐酸酸度对信号强度的抑制效应，本试验的盐酸酸度定为5%。

表3 不同酸度信号强度

3.分析谱线的选择

根据光谱线波长表采用轮廓扫描对各被测元素的预选分析线进行波长扫描，对标准溶液1#、2#、6#采用轮廓扫描对各被测元素的预选分析线作轮廓图，选出基体干扰，稀土杂质元素干扰，共存非稀土杂质元素干扰小，信背比大，峰型好的分析谱线（见分析谱线图）。

4.共存非稀土杂质元素干扰

富钇富集物化学成分中主要非稀土杂质元素有硅、铁、钙、镁、铝、钠等，用标准系列溶液曲线，分别将5 µg/mL的硅、钙、镁、铝溶液和10 µg/mL铁、钠溶液在所选择的待测元素的分析谱线上进行测量。共存元素对各分析谱线干扰浓度见表4。

表4 共存元素对各分析谱线干扰浓度

结论：实验结果可知5 µg/mL 的硅、钙、镁、铝和10µg/mL 铁、钠杂质元素对各待测元素测定无明显干扰。

5.共存稀土元素干扰

用标准系列溶液做校准曲线，分别将镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝各5 µg/mL 的氧化物溶液，铥、镥各10 µg/mL 的氧化物溶液，钬、铒、镱各30 µg/mL 和钇200 µg/mL 的氧化物溶液在所选择的待测元素的分析谱线上进行测量，得到的浓度见表5。结论：实验结果得知高含量的共存稀土元素对各待测元素的测定无明显干扰。

表5 共存稀土元素对待测元素的影响

6.检出限及方法测定限

在选定的测定条件下，用标准曲线对200µg/mL 氧化钇基体溶液进行11 次的测定，计算各元素的标准偏差，以其3 倍的标准偏差计算检出限，以其10 倍的标准偏差计算其测定下限，见表6。

表6 检出限

在选定的测定条件下，用标准曲线对空白溶液进行11 次的测定，计算各元素的标准偏差，以其3 倍的标准偏差计算检出限,以其10 倍的标准偏差计算其测定下限,结合实际需要与200 µg/mL氧化钇基体溶液测定的结果,给出最终测定下限，见表7。

表7 检出限及测定下限

7.标准加入回收实验

称取1#样品0.2000g 置于100 mL 烧杯中，加入10 mL 水，加10 mL 盐酸（1+1）和1mL 过氧化氢，置于电炉上低温溶解至清亮，冷却至室温，移入100 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。将试液准确分取5.00 mL 于3个100 mL 的容量瓶中，分别加入待测元素（加入量见表8），再加入5 mL 盐酸（1+1）以水稀释至刻度，混匀，进行加标回收实验。

表8 加标回收实验

结论：测定结果表明，各元素回收率在96%～105%之间，结果满意

结论

方法中所推荐各分析谱线，均很好的避开了共存稀土元素与共存非稀土元素的干扰，能满足分析要求。各元素测定结果的相对标准偏差（n=11）在0.06%～6.25% 之间，回收率在96%～105%之间。试验证明本方法满足富钇富集物中镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝含量范围在0.1 %～2 %，钬、镱含量范围在0.1 %～10 %，铥、镥含量范围在0.1 %～5 %，铒含量范围在0.1 %～15 %、钇含量范围在55%～90 %的分析测定。