探究巖礦中稀有金屬元素化學(xué)分析

摘要：巖礦中含有大量的稀有金屬元素，它們大部分含量較低，分離時(shí)需要的化學(xué)分析方法較復(fù)雜，因此在巖礦分析檢測(cè)中往往會(huì)被忽略，但是它們的使用價(jià)值很高，可以在各類行業(yè)中起到關(guān)鍵作用，含有寬泛的實(shí)用潛力。但是因?yàn)橛胁糠窒∮薪饘俚幕瘜W(xué)、物理性質(zhì)相似，而不易提取分離為成分單一的物質(zhì)，在以前提取和應(yīng)用得較少，所以給它取名定義為稀有金屬。隨著現(xiàn)代冶金新技術(shù)逐步出現(xiàn)，這些金屬的產(chǎn)量也隨之增加，稀有金屬所包括的金屬種類也發(fā)生改變。

關(guān)鍵詞：巖礦;稀有金屬元素;化學(xué)分析;

引言

隨著國(guó)家整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，各行業(yè)針對(duì)稀有金屬元素的需求也日益增加，促使巖礦中金屬化學(xué)分析法的逐漸優(yōu)化完善，相關(guān)研究人員對(duì)自身探析金屬元素的能力不斷提高，通過研究人員對(duì)化學(xué)分析法的深入了解，巖礦稀有金屬的分析技術(shù)已經(jīng)獨(dú)立成為一門理論，發(fā)展趨勢(shì)也逐漸標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化，稀有金屬化學(xué)科技已經(jīng)滲透到百姓的日常生活中，支撐了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展。雖然相關(guān)研究人員多年來對(duì)化學(xué)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分析巖礦使用的化學(xué)方法

1.1 全面檢測(cè)分析法

用當(dāng)前分析巖礦的化學(xué)方法來舉例，使用的全面分析法是對(duì)巖石礦物中所有的化學(xué)組成進(jìn)行檢測(cè)分析，此種方法要求很高的最后檢測(cè)結(jié)果，其主要檢測(cè)過程是：首先對(duì)礦石進(jìn)行粉碎研磨后用酸溶解，然后用電感耦合等離子體、紅外熒光光譜儀等光譜儀器對(duì)樣品進(jìn)行全面分析，初步確定巖石礦物中各種元素的含量，由于需要相互對(duì)比的元素總量很多，而對(duì)巖礦樣品中每一種稀有金屬元素可能僅有一種或兩種，所以整體的分析檢測(cè)費(fèi)用比較大。全面分析方法一般用于在巖礦樣品沒有受到破壞前進(jìn)行組成成分的分析。

1.2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(duì)巖礦中的有用成分或特定成本進(jìn)行分析，分析過程中忽略了不需要的成分，此方法廣泛應(yīng)用在工業(yè)價(jià)值比較高的巖礦中，并且針對(duì)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(tǒng)的針對(duì)每塊巖礦做出分析，針對(duì)巖礦中的有用組分做出含量測(cè)定。

1.3組合檢測(cè)比較法

組合檢測(cè)比較法可以說是一種更系統(tǒng)的樣品分析方法，可以對(duì)礦物中的有價(jià)值成分、各種成分的含量占比和布局情況有一個(gè)全部的研究，和其他檢測(cè)法相比較來講，組合樣品檢測(cè)比較法適合在多種元素的巖石礦物化學(xué)測(cè)定中，最后得到的數(shù)據(jù)也會(huì)十分準(zhǔn)確。如，釩、鋯、鈦在地殼中的豐度要比常見的有色金屬銅、鋅、鎳、鈷、鉛、錫大一些。稀有金屬因?yàn)橘x存較稀疏，并且常和別的元素伴生，形成特別的化學(xué)物理性質(zhì)，所以有時(shí)候在分析生產(chǎn)過程中要采取特殊的方法。如，在分析金銀礦石時(shí)，金銀礦一般會(huì)有伴生金屬元素，有些含量也比較大，它們具有很大的開采價(jià)值，在分析金、銀元素時(shí)也應(yīng)該把這些元素進(jìn)行同步分析，這樣可以增加礦石的利用率。

2稀有金屬元素化學(xué)分析的現(xiàn)狀

巖石和礦物中稀有金屬元素化學(xué)分析的重點(diǎn)和難點(diǎn)主要有稀有金屬元素化學(xué)分析和鋰元素難分離兩方面。首先，組合分析方法一直是稀有金屬元素化學(xué)分析中比較困難的方法。將元素從稀有金屬中分離本身就是一個(gè)大難題，這在很大程度上阻礙了有關(guān)研究人員在化學(xué)分析法上取得更進(jìn)一步的進(jìn)展。稀有金屬元素分離十分困難成為了越來越多研究人員的一個(gè)共識(shí)。因此，克服金屬元素分離困難是化學(xué)分析法必須要解決的一個(gè)難題。其次，最近幾年，化學(xué)技術(shù)得到全面的發(fā)展和改進(jìn)，這也為元素分離提供了基礎(chǔ)，同時(shí)越來越多的研究人員投入到攻克鋰元素分離的技術(shù)難的隊(duì)伍里。隨著技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)分析研究者愈加關(guān)注鋰元素分離難的問題，并針對(duì)這一問題進(jìn)行了更進(jìn)一步的討論和分析，為取得鋰元素分離技術(shù)和方法并保證能成功分離出鋰元素提供了更多的人力和技術(shù)支援。不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，逐步進(jìn)行巖石化學(xué)分析，擴(kuò)展了稀有金屬元素的重要課題。

3分析鋰元素的方法研究

3.1分離鋰元素的方法

要在含有鋰元素的巖石礦物樣品中進(jìn)行元素提取，首先就要把礦石中的鋰元素分離出來。根據(jù)它的化學(xué)性質(zhì)，因?yàn)殇囋氐姆€(wěn)定性并不是足夠得好，在檢測(cè)過程中很容易被其他金屬元素影響，進(jìn)而也會(huì)干擾最終的檢測(cè)結(jié)果。所以，最安全的提取方法就是在開始就將鋰元素從其中分離出來。現(xiàn)在的技術(shù)中，針對(duì)稀有金屬的部分冶金方法比如有機(jī)溶劑萃取分離技術(shù)、化合氯化工藝等也被逐漸應(yīng)用到大多數(shù)有色金屬的冶金范圍。采用有機(jī)溶劑萃取分離法和特定離子交換法來提取分離鈹、鋰、銣、銫、鉭、鎢、鉬、鎵、鉈、鍺等;也可用金屬熱還原法、熔鹽電解法制取鋰、鈹、鈦、釩等及稀土金屬等。一般狀態(tài)下，金屬不一樣，它們的氯化物在水中的溶解性是不一樣的，而鋰的氯化物溶解度很大，氯化鋰的空間立體結(jié)構(gòu)和氯化鈉的結(jié)構(gòu)很相似，結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵并不是很典型的離子鍵，所以氯化鋰在水中易溶，標(biāo)準(zhǔn)狀況下溶解度為67g/100mL水。也易溶于乙醇、丙酮、吡啶等有機(jī)溶劑，但難溶于乙醚，可以利用這一方式將鋰元素分離出來。分離方法：采用鋰元素和其他金屬氯化物在有機(jī)溶劑中的溶解度不同的物理特性來有效分離。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，氯化鋰（LiCl）在戊醇中的溶解度為6.45g/100mL，而巖石礦物樣品（從鋰輝石偉晶礦石來）中其他的金屬氯化物在戊醇中溶解度基本上小于0.0078g/100mL。所以，如果使用的有機(jī)溶劑的體積數(shù)比較小時(shí)，就可以對(duì)鋰元素的分離使用此種方法進(jìn)行。

3.2測(cè)定方法

首先是取得含有堿金屬的混合氯化物，為了取得混合氯化物，需要分解樣本中的氯化銨，采用材料為CaCO3碳酸鈣，然后清理掉里面的Ca鈣元素即可。這時(shí)，混合氯化物還含有無水丙酮，無水丙酮清除方式較為簡(jiǎn)單，可采用蒸發(fā)法。最后所得溶液殘留有氯化鋰，這時(shí)將氯化鋰轉(zhuǎn)變成四氧硫酸鋰后就可以進(jìn)行重量稱量了。這個(gè)方法中用到的試劑很多，主要有氫氧化銨、草酸銨飽和溶液以及同等比例的硫酸、鹽酸等。

結(jié)束語

綜合上面所述，得益于這幾年國(guó)家地質(zhì)勘測(cè)開發(fā)得到了飛快的發(fā)展，巖石和礦石中稀有金屬元素的化學(xué)分析方法也得到了改善。我國(guó)地大物博，有著非常多的丘陵和高山，并有多種地形地貌，它擁有豐富的巖石和礦產(chǎn)資源。只有不斷對(duì)稀有金屬的測(cè)定方法和分析技術(shù)創(chuàng)新和完善，國(guó)家的資源開采項(xiàng)目才能得到更好的發(fā)展，促進(jìn)科學(xué)合理的地質(zhì)勘探，提高總體技術(shù)水平有利于我國(guó)稀有金屬和金屬總量的穩(wěn)定增長(zhǎng)，以便增強(qiáng)我國(guó)的科技力量。

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作者簡(jiǎn)介：金東洲（1972-5-），男，遼寧大連人，漢，大學(xué)，工程師 ?研究方向：分析化學(xué)。