熔融制样-X射线荧光光谱法测定轻稀土矿石中8种主量稀土氧化物

稀土矿种类繁多,矿物组成复杂,常富含Ca、P、Fe、Ba、Si、S、Mn、Pb等元素,而采用熔融法制样时,富含Fe、Mn、Pb等单质元素的稀土矿样会腐蚀Pt-Au坩埚。试验将稀土矿石与混合熔剂[m(Li₂B₄O₇)∶m(LiBO₂)=33∶67]以质量比1∶14(稀释比)混合,再加入1mL 500g/L NH₄NO₃溶液为氧化剂、0.2mL 100g/L LiBr溶液为脱模剂,在1050℃下熔融制成均匀玻璃片,使用波长色散X射线荧光光谱法(WDXRF)测定轻稀土矿石中La₂O₃、CeO₂、Pr₆O₁₁、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃等8种主量稀土氧化物。方法中稀土氧化物的检出限为5~159μg/g。实验方法用于测定两个稀土矿石标准物质GSB04-3549-2019(稀土总量为4.44%)和GSB04-3309-2016(稀土总量为29.09%)中8种稀土氧化物,低品位稀土矿石标准物质(GSB04-3549-2019)中稀土氧化物测定结果的相对标准偏差(RSD,n=7)小于13%,高品位稀土矿石标准物质(GSB04-3309-2016)中稀土氧化物测定结果的相对标准偏差(RSD,n=7)小于2%。选取2个轻稀土矿石样品(稀土总量分别为2.55%和24.64%),按照实验方法进行稀土总量的加标回收试验,回收率为96%~100%。选取2个稀土矿石标准物质GSB04-3550-2019和GSB04-3311-2016以及2个轻稀土矿石样品,按照实验方法测定La₂O₃、CeO₂、Pr₆O₁₁、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃,测定值与标准值或电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定值相吻合。实验方法具有较广的适应性,能满足复杂矿物组成轻稀土矿石中主量稀土氧化物的检测。     

三溴偶氮胂分光光度法测定镁合金中稀土总量

采用三溴偶氮胂分光光度法,以盐酸分解含单一或混合轻稀土镧、铈、镨、钕和中稀土钐、钆的镁基合金,25 mL溶液中0.6 g/L显色剂用量为3～8 mL,盐酸浓度为0.5～1.0 mol/L,在640 nm波长下测定了镁基合金中的稀土总量。基体镁对测定无干扰。轻、中稀土总量的质量浓度在0.2～0.8 μg/mL范围内与吸光度呈线性,相关系数R²在0.999以上,表观摩尔吸光系数ε_RE为(1.10～1.19)×10⁵ L·mol^-1·cm^-1。按照实验方法测定各类稀土镁合金样品中稀土总量,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)不超过1.6%;并与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定结果相一致。     

电感耦合等离子体串联质谱法测定高温合金中痕量磷和硫

采用电感耦合等离子体质谱法测定高温合金中痕量P和S时会受到严重的质谱干扰从而影响测定结果。采用王水-氢氟酸溶解样品,在串联四极杆(MS/MS)模式下,先分别设置一级质量过滤器(Q1)的质荷比(m/z)为31和32,接着向碰撞/反应池内通入O₂,³¹P⁺和³²S⁺会与O₂反应生成³¹P¹⁶O⁺和³²S¹⁶O⁺,而干扰离子不能与O₂发生反应,设置二级质量过滤器的质荷比分别为47和48,使得³¹P¹⁶O⁺和³²S¹⁶O⁺通过并被检测器检测,从而避免了质谱干扰。据此,建立了电感耦合等离子体串联质谱法(ICP-MS/MS)测定高温合金中痕量P和S的方法。对O₂流速进行了优化,选择O₂流速为0.375 mL/min。方法线性范围为1.00~100 μg/L,线性相关系数不小于0.999 7,P和S的检出限分别为0.075 μg/g和0.086 μg/g,定量限分别为0.23 μg/g和0.26 μg/g。选择高纯镍标准样品为测定对象,按照实验方法对其中P和S进行测定,并进行空白加标回收试验,回收率在96%~109%之间。采用所建立的实验方法对高温合金标准物质和高温合金样品中P和S进行测定,测定结果分别与认定值、电感耦合等离子体原子发射光谱法或高频燃烧红外吸收法测定值基本一致,实际样品测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为2.0%～4.7%。     

微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定稀土合金渣中主要稀土氧化物

提出了微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)同时测定稀土合金渣中氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钐和氧化镝等主要稀土氧化物的分析方法。考察4种不同的消解试剂体系,优化了消解参数并选择了合适的分析线。结果表明,在以下条件下样品的消解效果最好：以HNO₃-HCl-HF-H₂O₂（V(HNO₃)∶V(HCl)∶V(HF)∶V(H₂O₂)=4∶2∶2∶1）作为消解试剂,采用四段升温的消解程序,设定的最低温度为160 ℃,最低压力为1.5 MPa,最高温度为225 ℃,最高压力为3.5 MPa,每段的最大温差不超过25 ℃,最大压差不超过1 MPa。在选定的仪器参数下,以408.671,413.765,390.843,401.255,359.260,353.171 nm 波长的谱线分别作为La,Ce,Pr,Nd,Sm,Dy的分析线,用稀土氧化物绘制校准曲线,ICP-AES法测定消解液中上述氧化物。测定结果的相对标准偏差在0.44%～0.98% 范围,加标回收率在94%～106%之间。     

电感耦合等离子体质谱法测定离子型稀土矿中离子相稀土总量及分量

采用硫酸铵溶液提取离子型稀土原矿试样中离子相稀土,以硫酸铵溶液为基体配制校准系列溶液,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定样品溶液中离子相稀土总量及分量的方法。实验表明:对于10.00 g离子型稀土矿试样,加入100 mL 50 g/L硫酸铵溶液振荡15 min后放置30 min可有效提取出离子相稀土;采用5.0 g/L硫酸铵溶液进行校准系列溶液的基体匹配,选择¹⁰³Rh-¹⁸⁵Re双内标可有效校正硫酸铵的基体效应及仪器信号的漂移影响;选择合适的同位素消除了可能存在的质谱干扰。在最佳条件下进行测定,15个稀土元素的校准曲线在10.0~100.0 μg/L范围内线性相关系数均大于0.999 91,方法检出限在0.10~0.66 μg/g之间。方法应用于不同离子型稀土矿区中离子相稀土总量及分量的测定,结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)一致,相对标准偏差(RSD,n=11)在1.0%~5.2%之间,回收率在98%~104%之间。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定煤矸石中镉铬铅

以氢氟酸,硝酸和过氧化氢作为消解试剂,采用逐步升温消解程序,建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定煤矸石中镉、铬、铅的方法。选择10 μg/L的Rh溶液作为内标溶液,以²⁰⁸Pb 、⁵²Cr和¹¹⁴Cd分别作为铅、铬、镉的测定同位素,在选定的仪器工作参数下,应用建立的方法对不同地区的煤矸石样品进行测定,测定值与石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的测定值一致,相对标准偏差(RSD,n=5)均小于7%。方法检出限分别为:0.013 μg/g(镉)、2.00 μg/g(铬)、0.20 μg/g(铅)。     

氮,氮,氮′,氮′-四辛基-3-氧戊二酰胺色谱柱分离-电感耦合等离子体质谱法测定混合稀土氧化物中重稀土

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定稀土元素时,轻稀土元素Ce、Nd、Sm的氧化物等复合离子严重干扰重稀土元素Tb、Dy、Ho、Er的测定,因此对混合稀土中重稀土元素进行测定前一般需要先对其分离富集。实验在样品溶解后,将N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)用硅藻土吸附后装柱,以0.1 mol/L HNO₃为样品溶液介质上柱,通过控制洗脱液的种类、酸度以及洗脱液流速,实现了轻稀土元素La、Ce、Pr、Nd与重稀土元素Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的分离和富集,建立了ICP-MS测定混合稀土氧化物中重稀土元素的方法。实验表明:控制洗脱流速为2.0 mL/min,用pH 2.0的HNO₃淋洗至淋洗体积约为500 mL,继续收集洗脱液,并用ICP-MS检测其中Nd₂O₃含量,直至洗脱液中Nd₂O₃的质量浓度小于200 ng/mL,可将轻稀土元素La、Ce、Pr、Nd及少量Y、Sm、Gd洗脱;再改用350 mL 1 mol/L HCl洗脱重稀土元素,可实现重稀土元素与La、Ce、Pr、Nd及部分Y、Sm、Gd的分离;通过选择¹⁵⁹Tb、¹⁶³Dy、¹⁶⁵Ho、¹⁶⁷Er、¹⁶⁹Tm、¹⁷²Yb、¹⁷⁵Lu为测定同位素可消除质谱干扰。将实验方法应用于混合稀土氧化物中重稀土元素的测定,加标回收率在93%～110%之间,相对标准偏差(RSD,n=8)在1.1%～10%之间。     

三重四极杆电感耦合等离子体质谱法测定K417合金中痕量硒和镉

K417合金中痕量Se和Cd的存在会严重影响其机械性能以及耐用性,因此准确测定其含量至关重要。采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定时,存在如⁶⁴Ni¹⁶O⁺对⁸⁰Se⁺以及⁹⁵Mo¹⁶O⁺对¹¹¹Cd⁺等质谱干扰,从而影响测定结果。实验采用盐酸-硝酸-氢氟酸在沸水浴中加热溶解样品,在三重四极杆(MS/MS)充O₂反应模式下,先分别设置一级质量过滤器(Q1)的质荷比(m/z)为80和111;再在碰撞反应池(CCT)中通入反应活性较大的O₂,将⁸⁰Se⁺、⁹⁵Mo¹⁶O⁺、⁹⁴Zr¹⁶O¹H⁺等与O₂反应生成⁸⁰Se¹⁶O⁺、⁹⁵Mo¹⁶O¹⁶O⁺、⁹⁴Zr¹⁶O¹⁶O¹H⁺,而⁶⁴Ni¹⁶O⁺、¹¹¹Cd⁺等不与O₂反应;最后设置二级质量过滤器(Q2)的质荷比分别为96和111,利用质量转移法(Mass shift)和原位法(On mass)使⁸⁰Se¹⁶O⁺、¹¹¹Cd⁺通过并被检测,从而避免了质谱干扰。据此,建立了三重四极杆电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS/MS)测定K417合金中Se和Cd的方法。对O₂流量进行了优化,分别选择O₂流量为0.3 mL/min时测定Se和0.9 mL/min时测定Cd,同时在内标溶液中加入6%(体积分数)的异丙醇作为基体改进剂以提高试验的灵敏度和稳定性。Se的线性范围为0.018~100.0 μg/L,Cd为0.001~5.0 μg/L,线性相关系数均为0.999;Se和Cd的检出限分别为0.018 μg/g和0.000 8 μg/g,定量限分别为0.058 μg/g和0.002 7 μg/g。按照实验方法对高温合金标准物质中Se和Cd进行测定,测定结果与认定值一致。对K417合金样品中Se和Cd进行测定,测定结果与辉光放电质谱法相一致,其相对标准偏差(RSD,n=6)分别为2.2%和14.9%。     

三重四极杆电感耦合等离子体质谱法测定K417合金中痕量硒和镉

K417合金中痕量Se和Cd的存在会严重影响其机械性能以及耐用性,因此准确测定其含量至关重要。采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定时,存在如⁶⁴Ni¹⁶O⁺对⁸⁰Se⁺以及⁹⁵Mo¹⁶O⁺对¹¹¹Cd⁺等质谱干扰,从而影响测定结果。实验采用盐酸-硝酸-氢氟酸在沸水浴中加热溶解样品,在三重四极杆(MS/MS)充O₂反应模式下,先分别设置一级质量过滤器(Q1)的质荷比(m/z)为80和111;再在碰撞反应池(CCT)中通入反应活性较大的O₂,将⁸⁰Se⁺、⁹⁵Mo¹⁶O⁺、⁹⁴Zr¹⁶O¹H⁺等与O₂反应生成⁸⁰Se¹⁶O⁺、⁹⁵Mo¹⁶O¹⁶O⁺、⁹⁴Zr¹⁶O¹⁶O¹H⁺,而⁶⁴Ni¹⁶O⁺、¹¹¹Cd⁺等不与O₂反应;最后设置二级质量过滤器(Q2)的质荷比分别为96和111,利用质量转移法(Mass shift)和原位法(On mass)使⁸⁰Se¹⁶O⁺、¹¹¹Cd⁺通过并被检测,从而避免了质谱干扰。据此,建立了三重四极杆电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS/MS)测定K417合金中Se和Cd的方法。对O₂流量进行了优化,分别选择O₂流量为0.3 mL/min时测定Se和0.9 mL/min时测定Cd,同时在内标溶液中加入6%(体积分数)的异丙醇作为基体改进剂以提高试验的灵敏度和稳定性。Se的线性范围为0.018~100.0 μg/L,Cd为0.001~5.0 μg/L,线性相关系数均为0.999;Se和Cd的检出限分别为0.018 μg/g和0.000 8 μg/g,定量限分别为0.058 μg/g和0.002 7 μg/g。按照实验方法对高温合金标准物质中Se和Cd进行测定,测定结果与认定值一致。对K417合金样品中Se和Cd进行测定,测定结果与辉光放电质谱法相一致,其相对标准偏差(RSD,n=6)分别为2.2%和14.9%。     

锑试金-电感耦合等离子体质谱法测定钒钛磁铁矿原矿中铂族元素

考虑到镍锍试金时Os会有损失,铅试金时Ru、Os会有损失,因此采用Sb₂O₃作试金捕集剂,锑扣经灰吹后用50%王水(V/V)溶解合粒,通过加入50mg/L酒石酸抑制锑的水解,建立了锑试金-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定钒钛磁铁矿原矿中铂族元素的分析方法。通过样品还原力测试,确定试金配料组分为8g Na₂CO₃、6g K₂CO₃、6g Sb₂O₃、6g Na₂B₄O₇·10H₂O、4g玻璃粉、0.8g面粉。考察了酒石酸含量和雾化气流速对铂族元素信号强度的影响,最终确定测定介质为5%王水-50mg/L酒石酸,雾化气流速为0.7L/min。讨论了测定同位素的选择及干扰消除,最终确定测定同位素为¹⁰²Ru、¹⁰³Rh、¹⁰⁶Pd、¹⁹²Os、¹⁹³Ir、¹⁹⁵Pt;控制灰吹末期锑珠直径在1.5mm左右,采用内标¹¹⁵In校正¹⁰²Ru、¹⁰³Rh、¹⁰⁶Pd,内标¹⁸⁵Re校正¹⁹²Os、¹⁹³Ir、¹⁹⁵Pt,可以有效克服基体效应和信号漂移。方法中各元素校准曲线的相关系数均在0.999以上,方法检出限在0.037~0.18ng/g之间。按照实验方法测定钒钛磁铁原矿样品中铂族元素,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为4.5%~12%,加标回收率在93%~105%之间。     

电感耦合等离子体质谱法测定镍基单晶高温合金中痕量稀土元素

镍基单晶高温合金中稀土元素的含量会对其热学性能和稳定性能产生重要影响,因此需要对其中稀土元素进行准确监控和严格测定。采用3 mL盐硝混酸(盐酸与硝酸体积比为5∶1)-1.5 mL过氧化氢溶解镍基单晶高温合金样品,以Sr为内标对Sc进行校正,以Rh为内标对La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y进行校正,用基体匹配法绘制校准曲线克服基体效应,以氦气作为碰撞气采用碰撞池反应模式消除轻质稀土元素所形成氧化物、氢氧化物离子对重质稀土元素¹⁵³Eu、¹⁵⁷Gd、¹³⁶Dy、¹⁶⁶Er的干扰,实现了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对镍基单晶高温合金中痕量稀土元素的测定。在优化的实验条件下,校准曲线线性相关系数均达到了0.999以上,线性范围为4~100 ng/mL,方法检出限为0.013~0.027 μg/g,定量限为0.04~0.09 μg/g。将实验方法应用于镍基单晶高温合金实际样品中稀土元素的测定并进行加标回收试验,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=7)不大于5.6%,回收率为94%~106%。     

电感耦合等离子体质谱法测定铁铬铝合金中14种稀土元素

铁铬铝合金(Fe-Cr-Al)是一种优良的电热合金,冶炼时常加入一定量的稀土元素以提高产品的使用性能.用盐酸(1+1)溶样,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定14种稀土元素的方法.考察了采样深度对质谱强度、氧化物产率和二价离子产率的关系,选择13.5～14.5 mm为适宜的采样深度范围;选择139La、1...     

电感耦合等离子体质谱法测定岩石和水系沉积物中痕量稀土元素

稀土元素含量低,基体和多原子离子干扰严重,使得岩石和水系沉积物中稀土元素的测定难度较大。采用硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸4酸混合体系溶解样品,在优化仪器工作参数的基础上,通过筛选同位素和采用校准方程校正的方式消除了多原子离子干扰;以质量浓度为50 μg/L的¹⁰³Rh为Y元素内标,质量浓度为50 μg/L的¹¹⁵In为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb元素内标,质量浓度为50 μg/L的 ¹⁸⁷Re为Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu元素内标校正了基体效应和信号的动态漂移,实现了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对岩石和水系沉积物中15种稀土元素的测定。校准曲线相关系数均大于0.999 5,线性良好;方法检出限为0.000 9～0.008 1 μg/g;测定下限为 0.002 7～0.026 9 μg/g。采用岩石和水系沉积物标准物质进行实验方法验证,测定结果与认定值相符,相对标准偏差(RSD,n=6)为0.80%～4.3%。     

电感耦合等离子体质谱法测定钇铁合金中14种稀土杂质

采用硝酸-双氧水处理钇铁合金样品,以0.3mol/L硝酸为测定介质,选用¹⁰³Rh和¹⁸⁵Re作为内标元素对基体效应和测量信号进行补偿和校正,实现了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对钇铁合金中14种稀土杂质元素的测定。通过选择合适的同位素和干扰校正方程消除了质谱干扰;通过选择稀释因子为2000,即控制基体质量浓度为0.5mg/mL进行测定消除了基体效应的影响。在优化的实验条件下,14种稀土元素的校准曲线线性相关系数都在0.9999以上,各元素的检出限为0.003~0.020μg/L。将实验方法应用于钇铁合金样品中稀土杂质的测定,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)介于0.97%~6.5%之间,加标回收率为96%~104%。采用实验方法对钇铁合金样品进行测定,同时采用基体匹配结合电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)进行方法对照试验,两种方法测定结果基本一致。     

碱熔-电感耦合等离子体质谱法测定钨矿石和钼矿石中稀土元素

钨矿石和钼矿石具有难熔的特征,常需要用碱熔法才能将其溶解完全,但若用碱熔法对样品进行前处理,样品溶液会因加入大量熔剂引入钠离子从而导致盐度过高进而造成基体干扰及锥孔堵塞,不利于电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对其中痕量稀土元素进行测定。针对这一问题,实验提出了用NaOH和Na₂O₂高温熔融样品、热水提取后过滤的方法将稀土元素富集在稀土氢氧化物沉淀中,从而与大量的Na及K、W、Mo等金属离子分离,加入酒石酸-HCl体系溶解沉淀后稀释,可实现ICP-MS对钨矿石和钼矿石样品中稀土元素的测定。实验表明:称取0.500 0 g样品,加入3.0 g NaOH和1.5 g Na₂O₂,在马弗炉中于700 ℃熔融20 min可将样品分解完全;通过选择合适的同位素及数学校正方法可消除质谱干扰,以10 μg/L¹⁰³Rh为内标可有效地监测和校正分析信号的漂移和基体效应。在优化的实验条件下,各元素校准曲线的相关系数均大于0.999 5,方法检出限为0.004～0.08 μg/g。采用实验方法对钼矿石和钨矿石成分分析标准物质中的稀土元素进行测定,结果与标准物质认定值对数误差(ΔlgC)的绝对值均小于0.1(地质矿产行业标准DZ/T 0130-2006的要求),相对标准偏差(RSD,n=6)小于5%。     

电感耦合等离子体质谱法测定稀土系贮氢合金中镉和铅

采用硝酸低温溶解试样,以2%(V/V)硝酸为测定介质,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定稀土系贮氢合金中镉和铅的方法。以~(111) Cd和~(208)Pb作为测定同位素,消除了同量异位素和多原子离子的质谱干扰;以10.0ng/mL的~(133) Cs为内标校正了基体效应和仪器信号漂移。镉和铅元素的校准曲线相关系数均大于0.999 8,线性关系良好,方法检出限分别为0.03ng/mL和0.04ng/mL,方法测定下限分别为0.10ng/mL和0.13ng/mL。采用在稀土系贮氢合金试样中加入镉和铅标准溶液的方法配制稀土系贮氢合金合成试样,按实验方法进行处理并测定,测得结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定结果基本一致。采用实验方法对稀土系贮氢合金中铅进行测定,相对标准偏差(n=11)为4.2%,镉和铅的加标回收率分别为96%~104%和95%~102%。