A. 任务矿石中钯含量的测定
——活性炭吸附DDO光度法
任务描述
钯是铂族元素之一。在地壳中含量极微,属“超痕量元素”,比“稀有元素”还少,比某些“分散元素”分散。铂族元素的分析,是现今人们公认的一个难题。勘查地球样品中的铂族元素的含量低,基体复杂,样品均匀性差,干扰因素多;且铂族元素本身具有相似的电子层结构和化学性质,很多分析试剂能同时与多种铂族元素发生相似的反应并产生干扰,很难找到一些特效的分析试剂。加之,它们又多伴在一起,因此分离和测定十分困难。本次任务用DDO光度法测定矿石中的钯含量,通过本次任务,掌握两个知识点:一是钯的富集与分离,二是钯的显色测定。
任务实施
一、试剂配制
(1)石油醚-三氯甲烷混合溶液(3 +1):石油醚的沸程在60~90℃或90~120℃为佳。
(2)DDO溶液(2g/L):称取0.2g DDO溶于100mL丙酮中。
(3)氯化钠溶液(200g/L):称取20g氯化钠,溶于100mL水中。
(4)乙酸丁酯。
(5 )钯标准溶液:称取0.1000 g光谱纯钯片于500mL烧杯中,加20mL王水,于砂浴上加热溶解,然后以少量盐酸吹洗杯壁,加入5滴氯化钠溶液(200g/L),并移到水浴上蒸干,加2mL盐酸(1 +1),蒸发到干,反复处理三次,取下用盐酸溶液(8mol/L)溶解,移入1L容量瓶中,并用盐酸溶液(8mol/L)定容,此贮备液含钯100μg/mL。吸取10mL贮备液于 500mL 容量瓶中,以并用盐酸溶液(8mol/L )定容,此贮备液含钯2μg/mL。
二、分析步骤
称取10~30g试样于瓷舟中,在550~650℃的高温炉中焙烧1~2h,中间搅拌2~3次,冷后移入250mL烧杯中,加入50mL王水(1+1 ),摇匀,盖上表面皿,在电热板上加热分解15~20min,取下表面皿,低温蒸至黏稠状,加HCl重复蒸发两次(每次5mL),加水60mL稀释,过滤。用水洗净烧杯及沉淀,在滤液中加0.3 g活性炭(可滴加少量金标准溶液)搅拌均匀,放置过夜。用定性滤纸过滤并擦净烧杯,再用水洗沉淀约15 次。将活性炭连滤纸转移至瓷坩埚中,放入马弗炉低温升至650℃灰化完全。
在含钯灰分的瓷坩埚中加王水5mL,水浴加热溶解,加3 滴氯化钠溶液(200g/L),继续水浴蒸干,加盐酸2~3次赶硝酸。残渣用15mL盐酸溶液(8mol/L)溶解后,并将此溶液移入25mL比色管中(至20mL)。
加乙酸丁酯4mL萃取1min,分层后弃去有机相。在水相中加入1mL DDO溶液(2g/L),摇匀,放入60~70℃的水浴中保温10min,然后冷却(或在25℃的室温中放置1h),加入5mL石油醚-三氯甲烷混合溶剂,振摇1min,分层后,吸取有机相,用1cm吸收池,在波长450 nm处以试剂空白作参比,测定其吸光度。
钯工作曲线的绘制:分别吸取含钯0、2.00、4.00、8.00、12.00、20.00μg的钯标准溶液于25mL比色管中,用盐酸溶液(8mol/L)稀释至20mL,以下操作同试样分析步骤。
三、结果计算
钯的含量按下式计算:
岩石矿物分析
式中:w(Pd)为钯的质量分数,μg/g;m1为从工作曲线上查得试样溶液中钯的质量,μg;m0为从工作曲线上查得试样空白中钯的质量,μg;m为称取试样的质量,g。
四、质量记录表格
测定完成后,填写附录一中质量记录表格3、4、8。
任务分析
一、方法原理
试样先经灼烧使某些不溶于王水的钯矿物转变为能在王水中溶解的单体金属,然后用王水分解,以HCl驱除大部分HNO3后,加水稀释,滤去残渣。滤液用水稀释使溶液中含酸量每100mL不超过5mL,分数次加入活性炭以使钯吸附完全。滤出活性炭灰化后,溶于王水。先用乙酸丁酯萃取Au及Fe等杂质。然后在水相中使Pd与DDO反应。Pd(Ⅱ)与双十二烷基二硫代乙二酰胺(DDO)生成黄色配合物,用石油醚-三氯甲烷混合液萃取测定钯。
二、干扰情况
在本法的显色条件下,80μg Au(Ⅲ)、40μg Rh(Ⅱ)、20μg Ir(Ⅳ)、20mg Ag(Ⅰ)、100μg Se(Ⅳ)、40μg Te(Ⅳ)、20mg Fe(Ⅲ)、20mg Cu(Ⅱ)、50mg Ni(Ⅱ)、50mg Pb(Ⅱ)对钯的测定不干扰。硝酸根的存在对钯测定有严重干扰,导致结果偏低。高氯酸根的存在对测定无影响。
所取试样中钯含量小于5μg时,采用目视比色本法可测低至0.01 g/t的试样。
三、配制贵金属标准溶液的注意事项
在贵金属分析化学中,通常使用贵金属的氯化物或氯离子配合物与各种试剂发生反应,因为贵金属氯化物和氯配合物的制备方法容易、稳定性好,而且具有确定的价态和形态。其他盐类,如硝酸盐、硫酸盐、过氯酸盐等不够稳定,有的组成复杂,或与试剂反应难于进行。因此贵金属的标准溶液(除银一般是以AgNO3形式配制外)大都是以氯配合物的形式制备。
采用纯度在99.95% 以上的金属片或粉末以王水或(盐酸+氧化剂)溶解时,溶解之后应除去氧化剂,如用盐酸除硝酸和氮的氧化物时,应在沸水浴上小心蒸发,并加入氯化钠或氯化钾作保护剂;以盐酸溶液稀释定容时,应控制盐酸浓度,以便保证较高的氯离子浓度,避免价态的变化和发生水解,以保证标准溶液能够长期储存。
贵金属标准存储溶液应具有较高的金属离子浓度,以便在储存时不易发生浓度的变化。分析用标准工作溶液常常由存储溶液稀释制备,但在常温下保存时间一般不得超过2个月。
贵金属标准溶液的储存是一个重要的问题。影响贵金属标准溶液稳定性的主要因素有两个方面:贵金属配合物离子的稳定性和容器对贵金属离子的吸附。配合物离子稳定性依赖于酸度和氯离子浓度。对于锇、钌标准溶液的储存,还应考虑挥发损失的问题,在盐酸(1mol/L)介质中,钌溶液保存在石英玻璃或玻璃容器里可稳定4个月,4个月后会损失25%;锇溶液只能稳定2个月,2个月后会损失50%。银标准溶液应避光保存。容器对贵金属离子的吸附与容器的种类和溶液酸度有关,溶液的酸度越高,器壁吸附越少。
实验指南与安全提示
DDO和Pd的反应稍慢,且试剂又不溶于水和盐酸中,故加入DDO试剂应沿着管壁缓缓加入,并激烈振荡两次,让试剂很好地分散于溶液中,并放置30min,或在60~70℃的水浴中保温10min。DDO与Pd(Ⅱ)形成黄色配合物,其配位比为2∶1,配合物被有机溶剂萃取后,色强非常稳定,15 h内无变化。
DDO对Pd有很高的选择性。除100μg以上的金影响测定外,Fe、Co、Ni、Pb、Ir、Cu、Ag对Pd的测定无干扰。Pt(Ⅳ)、Rh(Ⅲ)若无强还原剂存在也无干扰。
当Pt、Pd的含量较低时,可采用目视比色测定。Pt、Pd与DDO的有色配合物在有机相中24 h内稳定。
加入DDO溶液的量要求准确,因试剂本身有浅绿色。
Pt(Ⅳ)不与DDO反应,但加入SnCl2还原为Pt(Ⅱ)就立即生成红色螯合物,可稳定24h以上。
DDO的制备:称取15 g二硫代已二酰胺于锥形瓶中,加入100mL乙醇溶解,在另一烧杯中,称取46 g月桂胺,加入50mL乙醇溶解,将上述溶液合并,混匀,盖上带玻璃管的橡皮塞(作空气冷凝管),在水浴上加热,保持微沸30~40min,待无氨味时取出,倒入烧杯中,用冰水冷却,抽滤,用冰冷却过的乙醇洗涤至无绿色,取出沉淀于另一烧杯中,用100mL丙酮溶解后,移到锥形瓶(带空气冷凝管)中,加入一小勺活性炭,在水浴上加热5~10min,趁热抽滤,用丙酮洗涤,将滤液置于蒸发皿上,使其自然干燥。若颜色不正常时,可用丙酮重结晶一次。
由于钯的化合物均易分解,所以在蒸干时要特别小心,否则结果严重偏低。
活性炭吸附钯应在低酸度下进行,故溶矿过程中尽量蒸去多余的酸。
显色反应应在盐酸(>6mol/L)介质中进行。
拓展提高
镍锍试金法测定矿石中的贵金属
镍锍试金法(也称硫化镍试金法)是以硫化镍、硫化铁(和硫化铜)组成的锍来捕集贵金属,它适合于捕集金和所有铂族元素。也可用于其他试金法熔炼有困难的高硫高镍样品。硫化镍有足够大的密度(5.3g/cm3),便于与熔渣分开,并容易粉碎。镍锍扣捕集贵金属的能力很强,试金扣的量在12g以上能将50g样品中的贵金属捕集完全。镍锍试金法中熔渣的硅酸度在1.5~2.0之间为好。但是要注意渣的是酸度不要太大,否则熔渣很黏,不利于锍扣与熔渣的分离。锍扣一般采用盐酸溶解,硫成硫化氢逸出,铜、铁、镍(包括银)以氯配合物形式进入溶液,金和铂族金属留在残渣内。浓盐酸溶解锍扣时,锇的损失比较大,铂、钯也会有一定的损失。用稀盐酸溶解或采用封闭溶解法可减少这些元素的损失。镍锍试金法测定金的重现性不太好,其中既有金的捕集效率问题,也有金在盐酸溶解时的损失问题。采用碲共沉淀法可以改善金的回收率和重现性。镍锍试金法需要加入硫黄作为还原剂和硫化剂,硫黄的加入量要适当。加得少了,在用盐酸溶解扣时,锇、钌的损失会增加。过量了又给试金扣的溶解带来困难。为了避免硫黄过剩,可以用硫化铁代替一部分硫黄,而且这样的试金扣在水中能自行粉化。
一、锍镍试金法的特点
1.锍镍试金法优点
(1)可以捕集所有的铂族元素。
(2)不同类型的样品,其熔剂的组成变化相对较小。
(3)对含硫和镍的样品不需要事先除去。
(4)熔剂与样品的比例较小,所以可以处理较大量的样品。
(5)硫化镍扣可直接用于激光剥蚀法。
2.锍镍试金法的局限性
(1)空白较高。有时有些元素的空白值可达数百个pg/g水平。尤其是镍试剂的空白较高,建议使用纯度较高的羰基镍粉。
(2)Os以OsO4的形式挥发。
(3)在硫化镍扣用盐酸溶解时,有的贵金属元素比如钌和钯会以氯化物或含氯的配合物形式挥发损失。
(4)个别元素会由于硫化镍捕集效率低或碲共沉淀的不完全分离而导致回收较差(<90%)。
(5)盐酸溶解硫化镍扣时,会产生大量硫化氢气体,需要有效的排烟气设备。
采用减小硫化镍试金扣的方法可以降低试剂空白。早先的硫化镍试金法一般要加入10 g以上的镍,现在一般大约为几克(根据样品中铂族元素含量范围和样品基体性质而定)。
二、镍锍试金法配料
配料是镍锍试金分析中关键的一步。首先要了解所测样品的种类,以确定熔料的配方。
根据试料中的物质组成,按照预期生成熔渣的硅酸度,通过反应式计算,可获得配料中各种试剂的加入量。
1.一般地质样品配料大体范围
(1)岩石、沉积物、土壤类:如石英、辉石、橄榄石、方解石、沉积岩、土壤、水系沉积物、海洋沉积物等,配方一般为(20g样):Na2B4O5(OH)420~25g,Na2CO310~14g,Ni 2~3g,SiO21~2g,面粉0.5~1g。
(2)矿石类样品等:如铬铁矿、超基性岩、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、镍矿等,配方一般为(20g样):Na2B4O5(OH)4或Li2B4O725g,Na2CO315~20g,Ni 3.5~6g,SiO23~6g,面粉2g。
许多铬铁矿中往往含有较多的铂族元素,而铬铁矿是很难熔融的矿物,熔剂配方对铬铁矿的熔解很关键。可以加入偏磷酸钠使铬铁矿完全熔融,其熔剂配方为:样品10g,SiO29g,(NaPO3)x15g,Li2B4O730g,Ni 7.5g,S 4.5g。熔融温度必须达到1200℃。
2.针对不同物料调整配方的要点
(1)硅酸盐类样品:硅酸盐样品中二氧化硅占一半以上,还有少量钙、镁、铝,需要加入较多的碳酸钠,适量的硼砂。
(2)碳酸盐类样品:此类样品的主要成分为碳酸钙、碳酸镁,在熔样时分解逸出二氧化碳成为氧化钙、氧化镁,因此在熔样时必须加入较多酸性熔剂二氧化硅和较多硼砂。
(3)氧化矿样品:氧化矿样品指含有较多赤铁矿、磁铁矿的样品,具有一定的氧化力,能消耗掉部分还原剂,配料时需加以考虑。
(4)硫化矿样品:含有较多的硫化物,还原力较强。需加入较多碳酸钠,减少硫的加入量。
铜精矿、硫化铜镍矿、辉锑矿、镍矿、黄铁矿等矿种常含有铂族元素和金银,熔矿相对困难,配料时需加大碳酸钠和二氧化硅的量。
三、应用实例
锍镍试金-ICP-MS测定矿石中的贵金属大多数锍镍试金-ICP-MS分析流程不包括锇的测定,因为锇被氧化成四氧化锇,挥发损失。以前先将锇蒸馏出,再用王水溶解残渣测锇。这种方法流程过长,不利于大批量样品分析。改进的镍锍试金-碲共沉淀ICP-MS测定铂族元素的方法,采用封闭溶解贵金属硫化物滤渣与同位素稀释法测锇相结合,解决了包括锇在内的全部铂族元素和金的测定,避免了锇的蒸馏分离和(或)单独测定,简化了分析流程。该方法要点如下:
1.样品处理步骤
(1)取样20g 于玻璃三角瓶中,加入混合熔剂,充分摇动混匀后,转入黏土坩埚中。
(2)准确加入适量锇稀释剂,覆盖少量熔剂,放入已升温至1100℃的马弗炉中熔融1.5 h。
(3)取出坩埚,将熔融体注入铁模,冷却后,取出锍镍扣,粉碎。转入烧杯,加入60ml浓盐酸,加热溶解至溶液变清且不再冒泡为止。
(4)加入1mL碲共沉淀剂(含碲0.5mg),1mL二氯化锡(1mol/L)溶液,加热0.5 h并放置数小时使碲凝聚。
(5)用0.45μm滤膜负压抽滤,2mol/L盐酸洗沉淀数次。
(6)将沉淀和滤膜一同转入带螺帽的Teflon封闭溶样器,加入1mL王水,密封,于约100℃电热板上溶解2~3 h。
(7)冷却后转入10mL比色管中,水定容待测。
2.铂族元素的测定
样品溶液直接用ICP-MS测定,钌、铑、钯、铱、铂用常规标准溶液标化测定。锇采用同位素稀释法测定。内标采用10 ng/mL的镉、铊标准溶液。虽然采用了密封溶渣的方法,但对锇进行同位素稀释测定仍是必不可少的。一方面是因为密封溶解不能确保没有气体泄漏;另一方面,即便是溶解过程没有锇的泄漏损失,由于不同氧化程度的锇在ICP技术中灵敏度的巨大差异,采用标准溶液标化会造成分析结果的极大误差。
阅读材料
贵金属首饰分析
在贵金属首饰中,黄金首饰占据主导地位,银饰品由于其白色和低廉的价格而成为普通百姓欢迎的主要原因。随着人们生活的提高,铂金首饰的消费也迅速增长。当今的黄金首饰市场已趋于国际化,生产和消费已超出地域限制的趋势。通常,广大消费者关心的是所购买的金或铂金首饰是否符合标示的含金或含铂量,同时希望有一种简单易行的非破坏性鉴别方法;对于首饰生产厂家,应该以诚信为本,从生产的源头即饰品材料的成分分析进行把关,使其质量达到国家规定的标准,避免不符合产品出厂;同时,在饰品进入市场之后,有关部门应加强监管,不定期进行抽样化验,禁止不合格产品或假货在市场上销售。只有这样,才能维护首饰消费者的合法利益。
一、金首饰的成色
在首饰交易中,金的成色常用“开(K)”表示,[“开”(K)源于英文词carat,称“克拉”,原用于表示宝石的质量单位,1ct=0.200g];其纯度以千分比表示。纯金为24开,也即成色是1000‰。以此推算,1 K的含金量=41.66‰,18 开金就是含有750‰的金。由于41.66‰为无限循环小数,因此不同地域就出现不同的K金标准。国际标准化组织(ISO )推荐的22 K、18 K、14 K 和9 K 饰品金的成色分别含金916‰、750‰、585‰和375‰。我国黄金首饰分类标准如表,基本上与国际标准接轨。由于不同的购买目的,每个国家对黄金首饰成色的要求大不相同,表7-6列出了我国黄金首饰成色分类标准(GB11887-1990 )。
表7-7列出了黄金的成色等级及其适用地域范围。
表7-5 我国黄金首饰成色分类标准
表7-6 黄金成色等级和适用范围
二、金首饰的鉴定
从严格的意义上来说,首饰的鉴定和分析有着不同的含义。鉴定意味着是对饰品真假的区别或鉴别,它既要维持原有饰品的原貌,又能快速地对饰品做出比较正确的结论。而分析往往意味着是通过某种现代仪器手段或方法对首饰的组成和(或)含金量给出公正和正确的分析结果。
鉴定常常根据金的物理性质如颜色、密度和硬度等进行测估。在金首饰的鉴定中,试金石法和密度法的应用由来已久。前者现在称为“条痕比色法”,即将金首饰在试金石(一种特殊的硅酸盐石头)上轻轻划痕,然后再与“对牌”(即已知金成色的标准)在试金石上的划痕颜色比较。据称有经验的鉴定者可以将金成色控制在1% 的误差内。这种方法在以前银行和旧首饰的收购中常常使用,因为具有立等可取的快速特点。密度法的应用据说是阿基米德在为国王金冠打造中是否被掺假一事的冥思苦想中,因进浴池洗澡受满池水的溢出启发而发现了“浮力定律”,并由此揭开了假金皇冠的秘密。自此之后,密度法的鉴定就有了科学依据。
采用密度法鉴定金饰品,首饰应该洁净干燥,设法避免在液体中称量时附着在首饰上的气泡,最好是按照国家标准《贵金属及其合金密度的测试方法》(GB/T1423 -1996)进行。值得注意的是,该法不适用于空心首饰和镶嵌首饰。当然,也不适用于金包钨的假首饰,因为钨和金的密度相近。
三、金首饰的分析及含金量的精密测定
(一)无损分析
利用某些现代仪器对贵金属饰品的成色进行无损检测被认为是比较理想的方法,因为它具有不破坏样品、无污染、快速和准确的特点,同时又能提供样品中多种杂质元素及其含量数据。例如,借助黄金首饰标样,X射线荧光光谱法(XRF )广泛用于饰品的组成和元素含量的测定,并且已被制定成国家标准检测方法。然而这一方法的测定结果仍受到饰品表面的光滑度、形状、大小的影响以及因样品照射位置、面积的差异导致主、次元素荧光强度不同程度的损失,于是有不少改进的测定方法报道,例如无标样的XRFA方法、XRF-密度校正法等,从而在一定程度上提高了方法的检测精度和扩大了方法的适用范围。
(二)化学分析
多姿多彩的金饰品皆源于金基合金材料,材料成分的准确分析是金饰品质量控制的根本保证。因此,仅仅依靠无损分析法显然是不现实的,因为单就制备用于分析这些合金的标样就是一件十分复杂和消耗人力、资金的工作。如果把金饰品的分析纳入贵金属合金材料分析范畴的话,原则上贵金属合金材料中的许多化学分析或仪器分析方法都能适用。这些分析方法既能够准确地测定主金属组分的含量,也能够提供次成分乃至杂质元素的分析结果。如AAS、ICP-AES法等。
应该指出的是,广大消费者最关心的是饰品中主成分金、铂、钯、银等的含量,其他金属成分对构成首饰的成本与其工艺所体现的价值相比都微不足道。正因为如此,贵金属饰品的主成分分析关键在于测定方法的准确与否。对于金(或银)的主成分分析,火试金重量法是具有高准确度的测定方法之一,也是传统的金银饰品分析检测方法。与火试金重量法相比,容量法、电位滴定法和库仑分析法的操作手续是简单的,尤其是具有高准确度、精密度和不需要标准样品的库仑分析法,对于贵金属饰品主含量的测定是特别适宜的。
四、铂金首饰的成分
银白色的首饰高贵典雅,然而用银打造的首饰佩戴不久便会晦暗而丧失光泽。金属铂的亮白色虽然不及银,但却能够长期经受腐蚀并保持其白色,因此铂金首饰受到人们的青睐。目前,铂首饰主要用纯铂和铂合金制作,也有含铂的白色K金,例如含有10% Pt、10% Pd、3% Cu和2% Zn的18 K金。所谓白色K金就是为了取代昂贵的铂而在金基体中加入能够使金漂白的元素,如 Ag、Al、Co、Cr、In、Fe、Mg、Mn、Ni、Pd、Pt、Si、Sn、Ti、V、Zn等,但白色K金大多数是Au-Pd-Ag系合金,其中可能还含有Cu、Ni、Fe、Mn等。含Ni的白色K金价格便宜,但Ni对人体皮肤具有潜在的毒性问题颇受争议,为保护消费者的利益,某些欧洲国家今年来已制定了有关制造和销售与皮肤接触的含镍首饰的法令,并制定了相关标准。白色K金依旧按金的成色区分,而对铂首饰的成色还没有硬性规定的标准。由于铂的供给受到资源的限制,近年来价格逐渐攀升,几乎接近金价的3 倍,这样一来,铂首饰的鉴别与分析更令人关注。
五、铂金首饰分析
到目前为止,还缺乏一种简单的、像鉴别黄金首饰那样来鉴别铂首饰的方法。一些分析工作者试图采用像无损分析金饰品那样,用X射线荧光光谱法来进行分析,但是铂饰品成分比较复杂,难以获得用作比较的标准样品。曾有利用XRF金标样的多元素回归方程,对Pt、Pd的荧光强度进行修正后并当作Au、Ag的荧光强度,再以计算机编程计算铂制品中Pt、Au、Pd、Ag、Cu、Ni等元素含量的X射线荧光光谱测定方法,但其准确度和适用性仍有待研究。
在溶液中利用氯化铵将Pt(Ⅳ)沉淀成(NH)2PtCl6的重量法现在已经很少用于分析工作中,因为(NH)2PtCl6沉淀不很完全,且Ir、Rh存在时共沉淀。然而对于铂饰品这一特殊分析对象,经改进的(NH)2PtCl6-光谱(或原子吸收)法则能够适用,而且还被制定为铂首饰合金分析的标准方法。铂首饰中铂含量的测定,采用精密库仑滴定分析法是较好的选择。该法不需要铂首饰标准样品,测定方法的选择性好,准确度和精密度都很高,而且测定手续简便快速。
B. 活性镍的用途
镍的属性、性能及用途
罗阳明出处:我要不锈钢 2006-04-10 浏览次数:45次
镍,门捷列夫元素周期表第八族金属化学元素,系Fe、Co、Ni铁三素组成员。镍的拉丁语名称Niccolum (Ni)。
镍的命名来历与钴的命名来历类似。中世纪的矿工将镍称之为矿工的恶魔,这便是“红砷镍矿”(Kupfernickel —铜魔鬼)—假铜。这种矿石表面上与铜矿类似,当时的玻璃制造业尝试用其进行玻璃上色(绿色),而矿石中的这种铜并没能够使其成功,因为根本就没有这种铜。1751年,瑞典矿物学家阿.科隆斯杰特(Axel Cronstedt)对这种矿石—红镍矿的红铜色晶体(红色的镍黄铁矿NiAs)进行了研究,并从中分离出了一种新的金属,他便将其称之为镍。
镍(Ni)
原子序数
28
外观
固态展性银白色金属
地壳中含量
0.008%(重量)
同位素:稳定
58,60~62,64
不稳定
56,57,59,63,65,66
晶格结构
立方面心结构
晶格期间
3,520?
杰拜温度
375.00 K
原子属性
原子量(摩尔量)
58.6934原子质量单位(g/mol)
原子半径
1.24?
电离能(第一电子)
736,2(7,63) kJ/mol(eV)
电子排列
[Ar]3d84s2
化学属性
共价半径
1.15?
离子半径
(+2e)0.69?
负电性
1.91(鲍林标度)
电极电位
0
氧化态
0,+2,+3,+4
物理属性
密度
8.902 g/cm3
硬度(莫式)
5.0~6.0
比热
0.443 J/(K·mol)
传热性
90.9 W/(m·K)
熔化温度
1728 K(1455°C)
熔化热
17.61кJ/mоl
沸腾温度
3005 K(2900°C)
汽化热
378.6 kJ/mol
克分子体积
6.6сm3/mоl
蒸气压
237Pa(1726K)
声速
4970 m/s(293.15K)
早在公元前235年,我国就开始使用镍矿物制造硬币,其中含铜78%和镍约20%。在欧洲,类似的矿物于1094年发现,但由于没有能把镍从矿物中回收出来,所以称之为“红镍矿”,也称为“铜魔鬼”。镍广泛应用于含贵金属的货币合金,同样在电镀技术制造防蚀层工艺中应用。镍的主体矿物—红镍矿(红砷镍矿)NiAs、针硫镍矿NiS、硫镍铁矿(FeNi)9S—均含有砷、铁及硫,当然在岩桨磁黄铁矿中也存在有硫镍铁矿。开采镍的其它矿石中一般含有Co、Cu、Fe、Mg等杂质。镍一般是精炼过程的主产品,但在生产其它金属工艺中则以副产品形式回收。世界采镍大国有俄罗斯、加拿大、澳大利亚、古巴、新喀里多尼亚和印度尼西亚等。
性能
镍—略带黄色的银白色展性金属,是一种具有磁性的过渡金属。在空气中发乌,质硬,抗腐蚀能力强,耐热性、可塑性与韧性好,在温度低于340℃时有磁性。镍的特点在于化学活性大,在空气、水、碱及各种酸中稳定性好,主要是会形成抗腐蚀的表面氧化膜产生钝化。镍只有在粉未状态下会燃烧,形成NiO 和Ni2O3两种氧化物和相应的Ni(OH)2和Ni(OH)3两种氢氧化物。镍的主要可溶性盐包括:乙酸镍、氯化镍、硝酸镍和硫酸镍。镍盐溶液通常呈现为绿色,而无水镍盐一般呈现为黄色或棕黄色。不溶性镍盐包括草酸镍和磷酸镍(绿色),以及三种硫化镍—NiS (黑色)、Ni2S3(青铜黄)和Ni3S4(黑色)。镍还会形成大量配价化合物和络合物,例如,脱甲基乙二酰镍Ni(HC4H6N2O2)2,这种镍盐在酸性介质中表现为鲜红色,广泛应用于镍检测领域的定性分析。
生产
纯镍的生产是一个多工序的复杂过程,硫化矿石经预选矿产出镍精矿,之后要完成的工序:烧结—熔炼产出冰铜—转炉吹炼冰铜产出镍高锍—高锍磨浮分离出镍精矿和铜精矿—采用不同方法处理高锍产出金属镍。从矿石到纯金属镍的总回收率不会超过70-75%。
用途
镍不仅是制造镍合金的基础材料,更是其它合金(铁、铜、铝基等合金)中的合金元素。目前,镍及其合金用于特殊用途的零部件、仪器制造、机器制造,火箭技术装备中,原子反应堆,用于生产碱性蓄电池,多孔过滤器,催化剂,以及零部件与半制品的防蚀电镀层等,镍被视为国民经济建设的重要战略物质,其资源的有效开发和综合利用一直为各国所重视。
镍的应用是由镍的抗腐蚀性能决定的,合金中添加镍可增强镍的抗腐蚀性能。不锈钢与合金生产领域是镍的最大应用领域。合金中加入镍的用途:蒙乃尔高强度耐蚀镍铜锰铁合金(Ni,Cu,Fe,Mn)在化学设备、造船业领域广泛应用,还用于制造沉淀池和盖等;尼赫罗姆镍铬合金和克罗梅尔铬镍合金(Ni,Cr)以导线形式应用于变压器、烘炉、熨斗、加热器等;因瓦铁镍合金(Ni,Fe)的膨胀系数很低,可用于制造时钟和测量卷尺中的摆锤;由于坡莫合金(Ni,Fe)具有极好的磁化系数,因而在海上电缆和电力输送工艺中推广应用;锌白铜(Ni, Cu, Zn)用于制造家具;阿尔尼柯铁镍铝钴合金(Ni, Co, Fe, Al)是一种强磁性材料,用于制造具备永久磁铁性能的精细工具。镍涂料很早就用于装饰,用来保护许多种碱金属的腐蚀。
目前,全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌而居有色金属第五位。我国将是一个极具发展潜力的镍及不锈钢消费市场,镍行业发展蕴藏着巨大潜力。
C. 火法分离富集法
火法试金是铂族元素分解和富集的最有效方法,它在铂族元素测定中占有重要地位。
64.2.1.1 铅试金法
用于富集铂、钯、铑、铱4个非挥发性铂族元素,一次试金能捕集90%以上。铅试金熔剂对铬铁矿很难分解,夹在铬铁矿颗粒中的铂族元素很难捕集。硫化铜镍矿中的硫和镍对铅试金的干扰也不容忽视。因大量硫在熔炼过程中形成的冰铜相会捕集部分铂族元素,故铜镍矿试样必须减少还原剂的加入量,利用氧化铅使硫氧化。如硫含量很高,则可不加还原剂,甚至还要加入硝酸钾以氧化部分硫。镍可能进入铅扣,影响灰吹。当铅扣中镍在0.03g以上时,生成的氧化镍会粘在灰皿壁上造成灰吹无法进行。对于镍含量高的试样,需在熔剂中加入氧化铅的用量,过量的氧化铅使镍排入熔渣中。过量的氧化铅质量不应少于镍质量的100倍。铜量在2g以内对铅试金的影响可以忽略。
为了获得流动性很好的熔渣,加入活性助熔剂(碳酸钠、硼砂和过量氧化铅)的总量应达到称取试样质量的2.5倍,并加入玻璃粉使熔渣的硅酸度(熔渣中酸性氧化物所含氧原子物质的量与碱性氧化物所含氧原子物质的量的比值)在1~1.5之间。
铅试金法可分为熔炼和灰吹两个步骤。熔炼是将氧化铅、还原剂和助熔剂与试样混匀,置于试金坩埚中,在1000~1200℃高温炉中熔融,试样分解并逐步形成硅酸盐相(熔渣),贵金属化合物和氧化铅被还原为金属而形成金属相。捕集了铂族元素的金属铅沉到底部。当熔体倒入铁模中冷却后可取出已捕集贵金属的金属铅,称之为铅扣。灰吹是将铅扣放入预热的骨灰皿中或镁砂灰皿中,在900℃左右进行氧化熔炼,使熔融的金属铅氧化为氧化铅而渗入多孔的灰皿中,最后仅有金属珠(合粒)留在灰皿内。铅试金富集即告完成。
当铅扣中含有毫克量银时,灰吹得到的是银(含金)粒,银对铂、钯的灰吹有良好的保护作用,有利于后续的测定。但是铑和铱因不能像钯和铂能与银形成合金,故此时铑、铱在灰吹时损失可达50%。为了避免铑、铱的损失,可在熔炼时加入毫克量的铂,灰吹时形成铂粒,铂在灰吹的后期以铂铅互化物形成析出,带下一部分铂和铱。灰吹结束时,铂粒中还阻留相当量的铅,对铑、铱也有保护作用,故加铂灰吹,铱的损失仅在5%左右,而铑的损失更小。若加入6mg铂和4mg钯灰吹,效果更好。
铅试金法称取试样的量可高达100g,故取样的代表性好,取样误差可以不予考虑,富集的效果好,配料比较复杂。
试剂
硝酸银溶液(10g/L),稀硝酸介质。
铂溶液(5mg/mL)称取2.5g铂,置于500mL烧杯中,用王水溶解。加1gNaCl,蒸发至近干,取下,置于水浴上蒸干,用(1+1)HCl赶硝酸3次,取下。加入10mgFeCl3、10mgNiCl2、几滴HCl和300mL水,煮沸使盐类溶解。加10mL100g/LNaBr溶液,再煮沸使沉淀凝聚。用Na2CO3溶液调节pH至7,煮沸10min,再用Na2CO3溶液调节pH至8~9,保温30min。过滤以除去含铑、铱的沉淀,用100g/LNaCl溶液洗涤沉淀2次,用HCl中和滤液,移入500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
分析步骤
(1)配料
以40g试样计,熔剂的大致组成为:Na2CO360g;Na2B4O720g;PbO50g,其中35g被还原为金属,15g造渣;若含铜、镍的试样,则氧化铅要适当过量,过量氧化铅应大于铜、镍质量的200倍;玻璃粉,加入量以调节硅酸度在1~1.5之间;面粉或硝石,调节还原能力,以产生30gPb为宜。
(2)熔炼
将混合均匀的试样与熔剂置于试金坩埚中。测定铂、钯时加入3滴10g/LAgNO3溶液;测定铑、铱则加入1mL5mg/mL铂溶液。将坩埚置于800℃试金炉中熔融30min,然后升温至1100℃,保持20min。将熔融体倒入铁模中,冷却,取出铅扣,砸去熔渣。
(3)灰吹
将骨灰皿放入高温炉中于900℃灼烧30min,取出,放入铅扣,再置于高温炉中,关闭炉门,升温至熔铅发亮,微启炉门,在900℃灰吹至尽。取出灰皿,冷却,将合粒取出。
64.2.1.2 锍试金法
用镍的硫化物作为捕集剂的主要成分,得到的锍扣能捕集6个铂族元素,是目前应用较多的一种火法试金。铂族元素以硫化物的状态进入锍扣而与脉石分离。扣中的贱金属硫化物可被盐酸分解,而铂族元素保留在残渣中。扣中硫化铁的含量很低的称硫化镍扣,呈黄色,坚硬光亮,很容易与熔渣分离,但是必须经过机械破碎才能被盐酸分解。扣中硫化铁含量高的称镍铁锍扣,若扣中硫化铁的含量小于40%,也易于同熔渣分离;这种扣在空气中易风化,只要硫化铁含量大于20%,浸入水中几小时即可松散,无需机械破碎。对于超基性岩和硫化铜镍矿原矿,含硫化物不多而称样量较大,熔炼成镍铁锍扣是合适的;对于硫化矿精矿,因其含量很高,最好熔炼为硫化镍扣;利用试样中的硫同氧化镍反应,而在配方中不另加硫化铁,若过多的硫化铁留在熔渣中会引起铂族元素的损失。
锍扣破碎后其中的硫化亚铁、硫化亚镍可被6mol/LHCl溶解,在溶解过程中会生成絮状的硫化镍(β,γ-NiS),它不溶于HCl而溶于热的FeCl3溶液;但在FeCl3溶液中,铂族元素硫化物的溶解度增大,尤其是锇,其损失可达10%,这点尤需引起重视。若在试金熔剂中加入0.2g左右的锑,则铂族元素的损失小于5%。
铬铁矿试样需先用过氧化钠和氧化钙混匀后在850~950℃高温炉中焙烧2~3h后再进行锍试金。锍试金需加入熔剂、还原剂、氧化剂、硫化剂、捕集剂和覆盖剂等多种试剂。
石英粉和硼砂属酸性熔剂,前者能与许多金属氧化物化合生成硅酸盐,同时能得到流动性好的熔渣。当加入量过多时,会使渣的黏度增加,影响熔渣与试金扣的分离。也可以用玻璃粉代替,但其酸性较弱,1g玻璃粉的作用相当于0.3~0.5g石英粉。硼砂中的B2O3可与金属氧化物生成硼酸盐渣,其造渣能力比石英粉强,对试样的分解能力也比较强,形成的硼酸盐的熔点也比相应的硅酸盐低。碳酸钠既是碱性熔剂,又是脱硫剂。在试金配料中加入面粉是作为还原剂,将金属氧化物还原为金属或合金,借以捕集贵金属,同时将高价氧化物还原为低价,有利于与二氧化硅造渣。硫磺作为硫化剂在高温时能与镍等金属或金属氧化物形成硫化物。硫化镍或镍锍(Ni3S2)是贵金属捕集剂,理论上有96%以上的贵金属被其捕获。镍锍是硫化剂与镍的化合物在熔炼时形成的。必须特别注意,一般的镍试剂中往往含有较高的铂族元素,造成相当高的试剂空白,无法用于痕量铂族元素分析,需要经过较繁琐的提纯才能使用。羰基镍粉(用羰基法生产的镍粉)空白很低,可以直接用于锍试金法分析痕量铂族元素。
硼砂〔(Na2B4O7·10H2O)100℃烘烤脱水,研碎后备用〕、硼砂-碳酸钠(1+1)或食盐,作为覆盖剂可起到隔绝金属的作用,同时防止熔炼时熔融物的溅失。
熔渣的性质(还原性、硅酸度)对贵金属捕集的影响不容忽视。良好的熔渣应在炉内能迅速低温造渣,以有利于贵金属捕集;熔渣的流动性好;对坩埚内壁腐蚀较轻;熔渣的密度相对较小。熔渣的硅酸度(熔渣中所有酸性氧化物中氧原子物质的量)/(熔渣中所有碱性氧化物中氧的原子物质的量),以1.5~2为宜。
配料是试金中的关键步骤。不同的试样,配料有所不同。对于硅酸盐试样,需加入较多的碳酸钠和适量的硼砂;碳酸盐试样需加入较多的石英粉和硼砂;含有较多赤铁矿和磁铁矿的氧化矿试样,应适当增加还原剂用量;硫化物试样有较强的还原性,需要加大碳酸钠和二氧化硅的量,同时减少或不加硫化剂。如试样硫含量高时,则少加硫化剂。
常规试样的锍试金熔剂配方见表64.1。
表64.1 锍试金熔剂配比 (mB:g)
分析步骤
称取10~40g(精确至0.1g)试样,与试金配料混匀后倒入试金坩埚中,于900℃试剂炉内熔炼。再升温至1000℃并保持20~30min,待熔体平静后出炉,将熔体倒入铁模中,冷却后取出锍扣,剔除熔渣。
将锍扣置于烧杯中用水浸泡至完全松散成粉末,用盐酸溶解。
64.2.1.3 锑试金法
用锑捕集铂族元素的火法试金称之为锑试金。它能捕集全部贵金属元素,灰吹时包括锇在内的铂族元素均无明显的损失,这是锑试金的优点;其缺点是捕集贵金属同时,铜、镍、钴、铋和铅也同时被捕集,又不能灰吹除去。故应用受到了限制,仅适用于组成简单的铂族元素单矿物或催化剂中铂族元素的测定。
锑试金的熔炼条件和铅试金类似,是用三氧化二锑代替氧化铅。熔炼温度为900~1000℃,锑试金要求高温进炉,快速熔炼。在熔剂中加入一定量的钾碱代替部分碳酸钠,可提高熔渣的流动性。只要熔渣流动性好,其硅酸度在0.8~1.7之间,对锑捕集能力无显著影响。
锑扣的灰吹在仰放的瓷坩埚盖上进行。三氧化二锑用挥发除去。铂族元素以及铜、镍、钴等元素以锑化物形式留在合粒中。灰吹温度在700~950℃对结果没有影响。铅、铋在锑之后被氧化,如果铅、铋量多,则它们最终会完全取代锑,锇则会全部损失;保留锇的关键是有锑。锑扣中有毫克量的铜或金对铂族元素有保护作用。
合粒中的铂族元素便于用光谱法测定。
分析步骤
称取5g以下(精确至0.1g)试样,与12gNa2CO3、4gK2CO3、4gNa2B4O7、2g玻璃粉、7gSb2O3和2g面粉成分混匀后倒入50mL坩埚中,加1滴氯化铜溶液(相当于1mgCu),将坩埚置于950℃高温炉中熔融至熔体平静,取出,将熔融体倒入铁模中,冷却后取出锑扣。
将锑扣放在仰放的瓷坩埚盖上,于850~900℃高温炉中灰吹。剩下约1.5mm的亮点取出坩埚盖,冷却,剔出合粒。供测定用。
D. 锍镍试金分离富集-电感耦合等离子体质谱法测定铂、钯、铑、铱、锇、钌、金
方法提要
试样与混合熔剂于1100℃熔融,铂族元素进入镍扣与基体分离。用盐酸溶解镍扣,滤出不溶于盐酸的铂族元素硫化物,在封闭溶样器中用王水溶解,ICP-MS测定,其中锇用同位素稀释法测定。取样20g时测定下限为0.01~0.2ng/g。
仪器和装置
电感耦合等离子体质谱仪。
试金用高温炉、300mL黏土坩埚及铸铁模具。
负压抽滤装置滤膜孔径0.45μm。
PFA封闭溶样器容积10mL。
试剂
锍镍试金熔剂及配方见表84.40。
表84.40 锍镍试金熔剂配比(单位:g)
盐酸。
硝酸。
王水盐酸和硝酸按(3+1)比例混合均匀。
氯化亚锡溶液(1mol/L,介质6mol/LHCl)制备后一个月内使用。
碲共沉淀剂ρ(Te)=0.5mg/mL称取0.1072g碲酸钠(Na2TeO4·2H2O)溶解于100mL3mol/LHCl。
钌、铑、钯、铱、铂、金的单元素标准储备溶液ρ(B)=100.0μg/mL。
铂标准储备溶液ρ(Pt)=100.0μg/mL称取0.1000g光谱纯(99.99%)铂丝,置于100mL烧杯中,加入15mLHCl、5mLHNO3,盖上表面皿,放在电热板上加热溶解后,加入5滴200g/LNaCl溶液,在水浴上蒸干。用盐酸赶硝酸3次。加入10mLHCl和20mL水,加热溶解后移入1000mL容量瓶中,补加90mLHCl,用水稀释至刻度,摇匀。
钯标准储备溶液ρ(Pd)=100.0μg/mL称取0.1000g光谱纯钯丝(99.99%),置于100mL烧杯中,加入15mLHCl、5mLHNO3,盖上表面皿,放在电热板上加热溶解后,加入5滴200g/LNaCl溶液,在水浴上蒸干。用盐酸赶硝酸3次。加入10mLHCl和20mL水,加热溶解后移入1000mL容量瓶中,补加90mLHCl,用水稀释至刻度,摇匀。
铑标准储备溶液ρ(Rh)=100.0μg/mL称取38.56mg光谱纯氯铑酸铵〔(NH4)3RhCl6·1/2H2O〕置于100mL烧杯中,加入20mL水,加20mLHCl,溶解后移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
铱标准储备溶液ρ(Ir)=100.0μg/mL称取57.35mg光谱纯氯铱酸铵〔(NH4)2IrCl6〕,置于100mL烧杯中,加入25mL水,再加25mLHCl,温热使其溶解,取下冷却。移入250mL容量瓶中,补加25mLHCl,用水稀释至刻度,摇匀。
钌标准储备溶液ρ(Ru)=100.0μg/mL称取8.22mg光谱纯氯钌酸铵(NH4)2Ru(H2O)Cl5,置于100mL烧杯中,用水润湿,加入0.5g硫酸亚铁铵、5mL(1+1)H2SO4,搅拌使之溶解,盖上表面皿,于中温电热板上加热至微冒白烟。取下冷却。用水洗烧杯壁及表面皿,再加热至冒白烟并继续保持5min,取下,冷却后用1mol/LH2SO4移入500mL容量瓶中,并稀释至刻度,摇匀。
金标准储备溶液ρ(Au)=100.0μg/mL称取纯金0.1000g,置于50mL烧杯中,加入10mL新配制的王水,放在沸水浴上溶解并蒸发至小体积。移入1000mL容量瓶中,加入100mL王水,用水稀释至刻度,摇匀备用。
组合元素标准储备溶液ρ(B)=10.0μg/mL由钌、铑、钯、铱、铂、金的单元素标准储备溶液制备组合稀释配制,介质(1+9)王水,存放期限为一年。
组合元素标准工作溶液根据试样中的实际含量稀释为适当浓度的混合元素工作溶液,一般为ρ(B)=5.00ng/mL,(1+9)王水介质。保存期限为两周。
190Os稀释剂从美国橡树岭实验室购置的稀释剂190Os金属粉末,190Os丰度为97.04%,192Os丰度为1.61%,制备为锇含量适当的溶液(约100ng/mL),介质为0.5mol/LNaOH。用同位素稀释法,加入普通锇标准溶液,准确标定稀释剂溶液中锇的浓度。也可采用其他适当的锇稀释剂。
内标元素混合溶液含In、Tl各10ng/mL,在测定过程中通过三通在线引入。
仪器调试溶液含Co、In、U各1.0ng/mL。
分析步骤
1)试样处理。称取10~20g(精确至0.1g)试样,置于锥形瓶中,加入混合熔剂,充分摇动混匀后,转入黏土坩埚中,准确加入适量锇稀释剂(含锇量与试样中锇相当),覆盖少量熔剂,放入已升温至1100℃的高温炉中熔融1.5h。取出坩埚,将熔融体注入铸铁模具,冷却后,取出镍扣,转入加有水的烧杯中,待扣松散成粉末后,加入60mLHCl,加热溶解至溶液变清且不再冒泡为止。加入0.5~1mL碲共沉淀剂。1~2mLSnCl2溶液,继续加热半小时出现沉淀并放置数小时使碲沉淀凝聚,然后用0.45μm滤膜进行负压抽滤,用(1+4)HCl和水洗涤沉淀数次。将沉淀和滤膜一同转入PFA封闭溶样器中,加入1~2.5mL王水,封闭。于100℃左右溶解2~3h,冷却后转入10~25mL比色管,用水稀释至刻度,摇匀待测。
2)上机测定。ICP-MS的仪器操作和数据获取参数见表84.41。
表84.41 电感耦合等离子体质谱仪工作参数
注:以TJAPQ-ExCellICPMS为例。
测量同位素选择:101Ru/115In、103Rh/115In、105Pd/115In(注:含铜高的样品,应选用106Pd或108Pd)、193Ir/205Tl、195Pt/205Tl、197Au/205Tl、192Os/190Os。
点燃等离子体后稳定15min后,用仪器调试溶液进行最佳化,要求仪器灵敏度达到计数率大于2×104s-1。同时以CeO/Ce为代表的氧化物产率<2%,以Ce2+/Ce为代表的双电荷离子产率<5%。
以高纯水为空白,用组合标准工作溶液对仪器进行校准,然后测定试样溶液。在测定的全过程中,通过三通在线引入内标溶液。
在测定过程中,计算机始终在监测内标元素的信号强度,如发生变化(可能因仪器漂移或试样溶液基体的变化引起),则对所有与此内标相关联的元素进行相应补偿。
计算机根据标准溶液中各元素的已知浓度和测量信号强度建立各元素的校准曲线公式,然后根据未知试样溶液中各元素的信号强度,以及预先输入的试样称取量和制得试样溶液体积,直接给出Ru、Rh、Pd、Ir、Pt和Au的含量。同时给出试样溶液中的192Os/190Os比值,根据以下同位素稀释法计算公式计算试样中Os的含量:
岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术
式中:w(Os)为试样中Os的质量分数,ng/g;R为测得的192Os/190Os比值;mS为稀释剂加入量,ng;K为试样中Os的原子质量与稀释剂中Os的原子质量之比(使用本190Os稀释剂时,该值为1.10015);AS为稀释剂中192Os的同位素丰度(本稀释剂为0.0161);BS为稀释剂中190Os的同位素丰度(本稀释剂为0.9704);AX为试样中192Os的同位素丰度,其值为0.41;BX为试样中190Os的同位素丰度,其值为0.264;m为称取试样的质量,g。
计算机给出的测定结果没有扣除流程空白。每批试样必须同时进行数份空白分析,最终随同试样上机测定,根据测定结果进行适当的空白修正。
192Os存在192Pt的同量异位素干扰,按下式校正:
岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术
式中:I192Os为192Os的计数率;I192为192质量数的总计数率;0.023为192Pt和195Pt两种同位素的天然同位素丰度比值。
注意事项
1)本法不适用于含铼高的试样中锇的测定,因为高铼试样中可能存在较高含量的放射成因187Os,而本法是基于普通同位素组成的锇进行稀释法测定。
2)对于超痕量铂族元素的分析,试剂空白是主要的制约因素,作为捕集剂的镍是试剂空白的主要来源,对于低含量试样的准确测定影响很大。羰基镍的空白很低,可以满足要求。若使用一般氧化镍或金属镍试剂,需预先测定其铂族元素空白值进行筛选,并进行必要的提纯。具体提纯方法为:按锍镍试金流程空白处理,其中Ni2O3加入量为15g,硫粉10g,其余试剂量不变。高温熔融后,溶解镍扣,碲共沉淀两次。用0.45μm滤膜过滤除去铂族元素硫化物沉淀。提纯后的镍溶液在电热板上加热浓缩至较小体积,加入Na2CO3中和至pH8,生成碳酸镍沉淀,水洗至中性,离心,弃清液,将沉淀转入瓷皿,于105℃烘干,再放入高温炉,于500℃焙烧2h,得黑色Ni2O3粉末。提纯后Ni2O3用于超痕量贵金属分析后,再回收每次溶扣后滤液循环使用。在此循环流程中,镍粉中金的含量可能逐渐增高,故按此法提纯的氧化镍不能用于金的分析。
3)本法对金的回收率约为80%。可能的原因为盐酸溶解镍扣时,部分金被溶解,且不能随金属碲完全共沉淀。可根据同时分析的标准物质的结果进行适当校正。
4)用同位素稀释法测定锇是必要的。一方面不能确保封闭溶解过程没有锇的泄漏损失,另一方面由于不同氧化程度的锇在ICP技术中灵敏度的巨大差异,采用标准溶液标化会造成分析结果的极大误差。为了便于保存,锇的标准溶液一般制备为低价(+4价),其灵敏度与其他元素相当。试样在制备过程中可能全部或部分被氧化为高价(+8价),其灵敏度会有不同程度的提高。在同位素稀释法中,从试金开始加入稀释剂,经历了高温熔融,锍镍捕集,HCl溶扣,王水溶渣全流程,试样中锇与加入的稀释剂充分平衡,保持了一致的氧化态,从而保证了分析结果的可靠性。
5)为了提高回收率,在溶解锍镍扣后加入Te使少量溶解的贵金属随碲共沉淀。
E. 金属垃圾的种类,及其回收价值,回收建议
贵金属提炼方法 贵金属回收方法 贵金属生产技术工艺集锦
http://youa..com/item/a31f18e056880e5f207ad64a
1 用细菌菌体从低浓度的钯离子废液中回收钯的方法 .1
2 高温合金的电化学分解方法 .8
3 合成碳酸二苯酯用负载型催化剂及其制备方法 .0
4 从贵金属微粒分散液中回收贵金属的方法 .0
5 从富含铜的电子废料中回收金属和非金属材料的工艺 .4
6 电子废料的贵金属再生回收方法 .1
7 含砷硫化铜精矿湿法冶炼新工艺 .6
8 一种从含有贵金属的废催化剂中回收贵金属的方法 .0
9 一种分离铂钯铱金的方法 .8
10 钯合金吸附网 .0
11 从废铝基催化剂回收贵金属及铝的方法和消化炉 .9
12 用键合到膜上的能束缚离子的配位体分离和浓缩某些离子的方法 .2
13 真空蒸馏提锌和富集稀贵金属法 .8
14 氰化金泥的全湿法精炼工艺
15 用萃取法回收废催化剂中的铂
16 铱的回收和提纯方法
17 用控制电位法从阳极泥提取贵金属
18 金属回收室
19 从精矿中回收贵金属的方法
20 催化剂回收方法
21 合成以聚硫醚为主链的胺型螫合树脂的新方法
22 低温硫化焙烧—选矿法回收铜、金、银
23 一种从含金王水中提取金的方法
24 用于处理氨的物质
25 贵金属的回收 .8
26 碱蒸发器白银代用法 .3
27 岩石风化土吸附型稀散贵金属的提取技术方案 .2
28 金属阳极再生前处理方法 .8
29 延性合金 .3
30 提选人造金刚石的改进工艺 .4
31 从难处理金矿中回收金、银 .X
32 一种从重砂中回收细粒金的方法 .4
33 电影胶片洗印厂污水中银的回收方法及装置 .4
34 从铜阳极泥中回收金铂钯和碲 .3
35 铜、锌络离子废水废渣净化处理方法 .6
36 从氧化合成反应产物中回收铑的方法 .9
37 回收贵金属和叔膦的方法 .9
38 板框式固定床电极电解槽及其工业应用 .2
39 回收贵金属 .3
40 第Ⅷ族贵金属的回收工艺 .6
41 从含碳矿物中回收金及其它贵金属的方法 .0
42 锡阳极泥提取贵金属和有价金属的方法 .8
43 催化裂化助燃剂制备方法 .3
44 从难处理矿石回收贵金属值的方法 .6
45 用硫代硫酸盐浸滤剂由贵金属矿中回收贵金属有用成分的湿法冶金方法 .9
46 用含氮和磷的双功能萃取剂提纯贵金属的新方法 .8
47 自含砷的难冶金矿中回收金银和雌黄的方法 .X
48 用溴酸盐和加合溴提取金的方法 .0
49 一种微量银废液回收银的方法 .4
50 从氯化银废液中回收银的方法 .2
51 改性石硫合剂提取贵金属的方法 .0
52 制备润滑基础油的方法 .8
53 多功能基螯合纤维的合成方法 .5
54 一种无氰解吸提金方法 .9
55 从硫化物矿中采用氯化物辅助水冶法提取镍和钴 .2
56 润滑基础油的制备方法 .8
57 加氢处理方法 .3
58 改性活性碳纤维还原吸附提取金属银 .1
59 吸附在活性炭上的贵金属的提取方法和系统 .4
60 一种用细菌吸附并还原水溶液中低浓度金离子的方法 .8
61 一种含氰溶液的净化工艺及其有价成份的回收方法 .X
62 微波预处理包裹型复合铂钯矿技术 .2
63 贵金属熔炼渣湿法冶金工艺 .5
64 一种处理低品位阳极泥的方法 .1
65 从废铑催化剂残液中回收金属铑的方法 .0
66 再生铅的冶炼方法 .3
67 从废物流中回收和分离金属的方法 .6
68 一种偕胺肟螯合功能纤维、其合成方法及其应用 .7
69 介孔二氧化钛光催化剂的制备方法 .7
70 贵金属和有色金属硫化矿复合浮选药剂 .6
71 有色金属硫化矿及含硫物料的还原造锍冶炼方法 .9
72 一种铅阳极泥的处理途径及处理工艺 .4
73 银电解液除铋、锑的方法 .X
74 环戊烯氧化法合成戊二醛的方法 .2
75 二氧化硫废气的净化处理方法 .2
76 高砷高硫金精矿脱除砷硫元素 .3
77 通过许多破碎/悬浮阶段从燃煤炉渣中回收贵金属 .9
78 啤酒花树脂酸的氢化方法 .0
79 带有多层振动网板电极的电解槽 .8
80 含贵金属废水回收处理装置
81 气液分离型非挥发性溶液浓缩装置
82 一种细粒金选矿溜板 .5
83 从高砷高硫金精矿中高回收率提金的预处理装置 .6
84 从废水中回收贵金属装置 .0
85 一种螺旋溜槽 .9
86 硝酸装置贵金属回收器 .1
87 制备4氨基二苯胺的方法 .3
88 便于分离和回收利用的贵金属纳米粒子的制备方法 .0
89 催化剂载体的选别处理方法 .X
90 从含银废液中回收银的方法 .3
91 合成对氨基酚用的负载型催化剂及其制备方法和使用方法 .5
92 一种具有还原功能螯合纤维的制备方法 .8
93 一种制备二氧化钛介孔材料的方法 .4
94 2,2’二氯氢化偶氮苯的制备方法 .6
95 一种烷基蒽醌加氢的方法 .2
96 一种用微波反应制备壬二酸的方法 .2
97 一种芳香族硝基化合物加氢还原方法 .6
98 一种脱除乙烯原料中少量乙炔的方法 .9
99 一种脱除碳四烷基化原料中双烯烃的方法 .4
100 提炼含贵金属的精矿的方法 .4
101 亚微米银铜合金粉末的制备方法 .7
102 2烷基3氨基噻吩衍生物的制造方法 .4
103 一种催化氧化体系制备壬二酸的方法 .9
104 新型高效贵金属吸附剂及其制备方法 .0
105 贵金属的无毒萃取提炼方法 .0
106 贵金属的无毒低成本提炼方法 .9
107 电镀生产线在线镍回收一体机 .X
108 从含氟的燃料电池组件中富集贵金属的方法 .6
109 一种聚酯废气的净化方法 .8
110 34二氯硝基苯加氢制备34二氯苯胺的催化剂的制备方法 .4
111 一种铁闪锌矿与闪锌矿的选矿活化剂 .7
112 一种从铜镍合金中富集铂族贵金属的方法 .X
113 重金属离子废水的趋磁性细菌分离装置 .1
114 从含氰、含硫氰酸盐溶液中再生氰化钠的方法 .8
115 苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯的催化剂及其制备方法和应用 .3
116 湿法火法联合工艺回收废水中和渣中铜、镍及贵金属的方法 .7
117 从废氧化硅中回收吸附钯的方法 .9
118 从硫化物原料中回收金属的方法 .6
119 8羟基喹啉型螯合树脂及其合成方法 .3
120 焚烧废物的成套装置和废物的综合利用方法 .4
121 粗铋中有价金属回收工艺 .2
122 用于燃料电池的碳载铂基催化剂及其制备方法 .X
123 硅废弃片表面金属的去除和贵金属银铂金的回收方法 .3
124 从炼锑废渣回收金银铂贵金属的工艺 .8
125 电解氯或氯化物的浸出方法及其装置 .6
126 一种活性炭负载的钌催化剂的回收方法 .0
127 一种纳米多孔金属催化剂及其制备方法 .2
128 丙烯腈装置吸收塔尾气的催化氧化处理工艺 .5
129 含砷金精矿提金尾渣再提金银的方法 .7
130 含砷金精矿提取金银方法 .1
131 丙烯酸及酯类废油资源化处理方法 .5
132 从金属载体催化剂装置中回收贵金属的方法 .X
133 含有铜、贵金属的废料和/或矿泥的处理方法 .2
134 回收金的方法 .3
135 一种从贵锑合金中富集贵金属的方法 .3
136 微波辐照制备高比表面积活性炭的方法 .2
137 辐射接枝法制备聚乙烯离子螯合膜的方法 .X
138 用于多相氧化羰基化合成碳酸二苯酯的催化剂 .7
139 两段焙烧法从含砷碳金精矿中回收AuAgCuAsS生产工艺 .5
140 微细浸染型金矿封闭式预处理装置 .0
F. 锍试金分离富集-电感耦合等离子体质谱法测定铂、钯、铑、铱、锇、钌、金
方法提要
试样与混合熔剂于1100℃熔融,铂族元素进入镍扣与基体分离。用盐酸溶解镍扣,滤出不溶于盐酸的铂族元素硫化物,在封闭溶样器中用王水溶解,ICP-MS法测定,其中锇用同位素稀释法测定。取样20g时测定下限为0.01~0.2ng/g。
仪器和装置
电感耦合等离子体质谱仪。
试金用高温炉、300mL黏土坩埚及铸铁模具。
负压抽滤装置(滤膜孔径0.45μm)
PFA封闭溶样器容积10mL。
试剂
锍试金熔剂见本章64.2.1.2。
盐酸。
硝酸。
王水 盐酸和硝酸铵(3+1)比例混合均匀。
氯化亚锡溶液(1mol/L,介质6mol/LHCl),制备后一个月内使用。
碲共沉淀剂ρ(Te)=0.5mg/mL称取0.1072g碲酸钠(Na2TeO4·2H2O)溶解于100mL3mol/LHCl。
钌、铑、钯、铱、铂、金的单元素标准储备溶液ρ(B)=100.0μg/mL
铂标准储备溶液ρ(Pt)=100.0μg/mL称取0.1000g光谱纯(99.99%)铂丝,置于100mL烧杯中,加入15mLHCl、5mLHNO3,盖上表面皿,放在电热板上加热溶解后,加入5滴200g/LNaCl溶液,在水浴上蒸干。用盐酸赶硝酸3次。加入10mLHCl和20mL水,加热溶解后移入1000mL容量瓶中,补加90mLHCl,用水稀释至刻度,摇匀。
钯标准储备溶液ρ(Pd)=100.0μg/mL称取0.1000g光谱纯钯丝(99.99%),置于100mL烧杯中,加入15mLHCl、5mLHNO3,盖上表面皿,放在电热板上加热溶解后,加入5滴200g/LNaCl溶液,在水浴上蒸干。用盐酸赶硝酸3次。加入10mLHCl和20mL水,加热溶解后移入1000mL容量瓶中,补加90mLHCl,用水稀释至刻度,摇匀。
铑标准储备溶液ρ(Rh)=100.0μg/mL称取35.93mg光谱纯氯铑酸铵[(NH4)3RhCl6]置于100mL烧杯中,加入20mL水,加20mLHCl,溶解后移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
铱标准储备溶液ρ(Ir)=100.0μg/mL称取57.35mg光谱纯氯铱酸铵[(NH4)2IrCl6],置于100mL烧杯中,加入25mL水,再加25mLHCl,温热使其溶解,取下冷却。移入250mL容量瓶中,补加25mLHCl,用水稀释至刻度,摇匀。
钌标准储备溶液ρ(Ru)=100.0μg/mL称取82.23mg光谱纯氯钌酸铵[(NH4)2Ru(H2O)Cl5],置于100mL烧杯中,用水润湿,加入0.5g硫酸亚铁铵、5mL(1+1)H2SO4,搅拌使之溶解,盖上表面皿,于中温电热板上加热至微冒白烟。取下冷却。用水洗烧杯壁及表面皿,再加热至冒白烟并继续保持5min,取下,冷却后用1mol/LH2SO4移入250mL容量瓶中,并稀释至刻度,摇匀。
金标准储备溶液ρ(Au)=100.0μg/mL称取纯金0.1000g,置于50mL烧杯中,加入10mL新配制的王水,放在沸水浴上溶解并蒸发至小体积。移入1000mL容量瓶中,加入100mL王水,用水稀释至刻度,摇匀备用。
组合元素标准储备溶液ρ(B)=10.0μg/mL由钌、铑、钯、铱、铂、金的单元素标准储备溶液制备组合稀释配制,介质(1+9)王水,存放期限为一年。
组合元素标准工作溶液根据试样中的实际含量稀释为适当浓度的混合元素工作溶液,一般为ρ(B)=5.0ng/mL,(1+9)王水介质。保存期限为两周。
190Os稀释剂 从美国橡树岭实验室购置的稀释剂190Os金属粉末,190Os丰度为97.04%,192Os丰度为1.61%,制备为锇含量适当的溶液(约100ng/mL),介质为0.5mol/LNaOH。用同位素稀释法,加入普通锇标准溶液,准确标定稀释剂溶液中锇的浓度。也可采用其他适当的锇稀释剂。
内标元素混合溶液含In、Tl各10.0ng/mL,在测定过程中通过三通在线引入。
仪器调试溶液含Co、In、U各1.0ng/mL。
分析步骤
(1)试样处理
称取10~20g(精确至0.1g)试样,置于锥形瓶中,加入混合熔剂,充分摇动混匀后,转入黏土坩埚中,准确加入适量锇稀释剂(含锇量与试样中锇相当),覆盖少量熔剂,放入已升温至1100℃的高温炉中熔融1.5h。取出坩埚,将熔融体注入铸铁模具,冷却后,取出镍扣,转入加有水的烧杯中,待扣松散成粉末后,加入60mLHCl,加热溶解至溶液变清且不再冒泡为止。加入0.5~1mL碲共沉淀剂、1~2mLSnCl2溶液,继续加热半小时出现沉淀并放置数小时使碲沉淀凝聚,然后用0.45μm滤膜进行负压抽滤,用(1+4)HCl和水洗涤沉淀数次。将沉淀和滤膜一同转入PFA封闭溶样器中,加入1~2.5mL王水,封闭。于100℃左右溶解2~3h,冷却后转入10~25mL比色管,用水稀释至刻度,摇匀待测。
(2)上机测定
ICP-MS的操作和数据获取参数见表64.2。
表64.2 等离子体质谱仪工作参数(以TJAPQ-ExCellICP-MS为例)
测量同位素选择:
101Ru/115In、103Rh/115In、105Pd/115In(注:含铜高的样品,应选用106Pd或108Pd)、193Ir/205Tl、195Pt/205Tl、197Au/205Tl、192Os/190Os。
点燃等离子体后稳定15min后,用仪器调试溶液进行最佳化,要求仪器灵敏度达到计数率大于2×104s-1。同时以CeO/Ce为代表的氧化物产率小于2%,以Ce2+/Ce为代表的双电荷离子产率小于5%。
以高纯水为空白,用组合标准工作溶液对仪器进行校准,然后测定试样溶液。在测定的全过程中,通过三通在线引入内标溶液。
在测定过程中,计算机始终在监测内标元素的信号强度,如发生变化(可能因仪器漂移或试样溶液基体的变化引起),则对所有与此内标相关联的元素进行相应补偿。
计算机根据标准溶液中各元素的已知浓度和测量信号强度建立各元素的校准曲线公式,然后根据未知试样溶液中各元素的信号强度,以及预先输入的试样称取量和制得试样溶液体积,直接给出Ru、Rh、Pd、Ir、Pt和Au的含量。同时给出试样溶液中的192Os/190Os比值,根据以下同位素稀释法计算公式计算试样中Os的含量:
岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析
式中:w(Os)为试样中Os的质量分数,ng/g;R为测得的192Os/190Os比值;mS为稀释剂加入量,ng;K为试样中Os的原子质量与稀释剂中Os的原子质量之比(使用本190Os稀释剂时,该值为1.10015);AS为稀释剂中192Os的同位素丰度(本稀释剂为0.0161);BS为稀释剂中190Os的同位素丰度(本稀释剂为0.9704);AX为试样中192Os的同位素丰度,其值为0.41;BX为试样中190Os的同位素丰度,其值为0.264;m为称取试样的质量,g。
计算机给出的测定结果没有扣除流程空白。每批试样必须同时进行数份空白分析,最终随同试样上机测定,根据测定结果进行适当的空白修正。
注意事项
1)本法不适用于含铼高的试样中锇的测定,因为高铼试样中可能存在较高含量的放射成因187Os,而本法是基于普通同位素组成的锇进行稀释法测定。
2)对于超痕量铂族元素的分析,试剂空白是主要的制约因素,作为捕集剂的镍是试剂空白的主要来源,对于低含量试样的准确测定影响很大。羰基镍的空白很低,可以满足要求。若使用一般氧化镍或金属镍试剂,需预先测定其铂族元素空白值进行筛选,并进行必要的提纯。具体提纯方法为:按锍镍试金流程空白处理,其中Ni2O3加入量为15g,硫粉10g,其余试剂量不变。高温熔融后,溶解镍扣,碲共沉淀两次。用0.45μm滤膜过滤除去铂族元素硫化物沉淀。提纯后的镍溶液在电热板上加热浓缩至较小体积,加入Na2CO3中和至pH8,生成碳酸镍沉淀,水洗至中性,离心,弃清液,将沉淀转入瓷皿,于105℃烘干,再放入高温炉,于500℃焙烧2h,得黑色Ni2O3粉末。提纯后Ni2O3用于超痕量贵金属分析后,再回收每次溶扣后滤液循环使用。在此循环流程中,镍粉中金的含量可能逐渐增高,故按此法提纯的氧化镍不能用于金的分析。
3)本法对金的回收率约为80%。可能的原因为盐酸溶解镍扣时,部分金被溶解,且不能随金属碲完全共沉淀。可根据同时分析的标准物质的结果进行适当校正。
4)用同位素稀释法测定锇是必要的。一方面不能确保封闭溶解过程没有锇的泄漏损失,另一方面由于不同氧化程度的锇在ICP技术中灵敏度的巨大差异,采用标准溶液标化会造成分析结果的极大误差。为了便于保存,锇的标准溶液一般制备为低价(+4价),其灵敏度与其他元素相当。而试样在制备过程中可能全部或部分被氧化为高价(+8价),其灵敏度会有不同程度的提高。在同位素稀释法中,从试金开始加入稀释剂,经历了高温熔融,锍镍捕集,HC1溶扣,王水溶渣全流程,试样中锇与加入的稀释剂充分平衡,保持了一致的氧化态,从而保证了分析结果的可靠性。
5)为了提高回收率,在溶解锍镍扣后加入Te使少量溶解的贵金属随碲共沉淀。
G. X射线荧光光谱法测定镍精矿中镍、铜、铁、钴、硅、钙、镁和硫
方法提要
采用低压聚乙烯粉镶边垫底的粉末压片法制样,X射线荧光光谱法对硫化镍精矿样品进行直接测定。用铑靶Ka线的康普顿散射线对Ni和Cu进行内标校正;其余元素以经验系数法校正元素间的影响。
本法适用于硫化镍铜精矿样品中Ni、Cu、Fe、Co、SiO2、CaO、MgO、S等的测定。各元素测定范围与校准曲线覆盖范围相当。
仪器
波长色散X射线荧光光谱仪,端窗铑钯X射线管(功率在3kW以上)。
30t压样机和镶边垫底压样模具。
试剂
低压聚乙烯粉末(工业用)。
校准标准试样选择GBW07233、GBW07268、GBW07283等国家级镍、铜矿石标准物质,和省级、行业级的相关标准物质,以及选取有关标准或化学纯试剂组合人工标准物质,使分析元素组分既覆盖全部的含量范围,又有一定含量梯度,约20个以上为宜。
在上述标准样品中选择1个或多个分析元素含量适当的标样用作仪器漂移校正样。
校准曲线
校准标准试样和仪器漂移校正样的制备称取5.0g(精确至0.001g)标准试样(-200目),用低压聚乙烯镶边垫底,在压片机上加压20t,保持15s,制成样品直径为Φ32mm,连镶边直径Φ40mm的试样片,保存于干燥器中。
根据分析要求结合仪器性能选定元素分析线,X射线管电压50kW,管电流50mA,通道光阑直径30mm,试样盒面罩Φ30mm,在真空光路中进行测定。测量条件见表43.9。
表43.9 X射线荧光光谱仪分析元素测量条件(以日本理学3080-E1型仪器为例)
注:*RhKαc线的Compton散射线。
根据上述测量条件启动校准标准试样测量,计算各元素分析线净强度(103s-1)。
采用一点法扣除背景,按下式计算分析线净强度Ii:
岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析
式中:IP为分析线谱峰强度,103s-1;IB为分析线背景强度,103s-1。
将校准标准试样中各元素的标准值与元素分析线净强度代入下式进行回归计算,求得各元素的校准、校正系数:
岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析
式中:wi为待测元素的质量分数,%;ai、bi、ci为待测元素i的校准系数;Ii为待测元素i的分析线净强度,103s-1;αij为共存元素j对分析元素i的基体校正系数;Fj为共存元素j的含量(或强度);βik为谱线重叠干扰元素k对分析元素i的谱线重叠干扰系数;Fk为谱线重叠干扰元素k的含量(或强度)。
对于Ni、Cu元素采用RhKαc作内标校正基体效应。先计算NiKα与RhKαc的比值,再按上式回归求出Ni的校准、校正系数。
将上述求出的校准、校正系数存入计算机相关分析程序中备用。
测定仪器漂移校正试样,将各元素的分析谱线净强度Ii作为漂移校正基准存入计算机。
分析步骤
按校准标准制备方法制备未知试样,装入样品盒,确认无误后放入自动样品交换器,启动相应的分析程序,按建立校准曲线的测量条件测定未知试样。
在建立了校准曲线后,一般的常规分析不再测定校准标准系列,仅需在每次分析时调用存入的校准、校正系数,测定仪器漂移校正试样,求出漂移校正系数,由计算机自动进行强度测量及校正,背景扣除、基体效应的校正,仪器漂移校正,最后打印分析结果。
仪器漂移校正系数的计算见下式:
岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析
式中:αi为仪器漂移校正系数;I1为初次测量仪器漂移校正试样得到的漂移校正基准强度,103s-1;Im为分析试样时测量仪器漂移校正试样测得的净强度,103s-1。
仪器漂移的校正公式为:
岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析
式中:Ii为漂移校正后的分析线强度,103s-1;Ii为未作漂移校正的分析线强度,103s-1;αi为仪器漂移校正系数。
注意事项
1)当Ni含量不高,而Y、Rb有一定含量时,要注意YKα(2)和RbKβ(2)对Ni的谱线重叠干扰,并加以扣除校正,或用F-PC探测器测NiKα,以减少Y、Rb的干扰。
2)CaKα(3)的逃逸峰也会对Mg产生重叠干扰。当Mg含量低,而Ca含量高的样品,要考虑扣除Ca对Mg的干扰。
3)最好根据所用仪器重新核定测量条件和测定下限。
H. 镍锍会不会自燃
达到一定温度就会
I. 锍试金富集-微堆中子活化测定铂、钯、铱、铑、锇、钌
方法提要
用镍锍试金富集铂族元素,镍扣用(1+1)HCl溶解后制备靶样,送入反应堆中辐照。经适当时间的冷却,用γ能谱仪测量被测核素的特征γ峰。
方法适用于地球化学勘查水系沉积物、土壤、岩石等样品中铂、钯、钌、铑、锇、铱的测定。方法的检出限w(B):Pt0.6×10-9、Pd0.46×10-9、Ru0.6×10-9、Rh0.05×10-9、Os0.27×10-9、Ir0.006×10-9。
仪器与装置
微型核反应堆中子通量1×1012n·cm-2·s-1。
快速气动样品传输系统。
数字多道γ能谱仪系统。
同轴高纯锗探测器对60Co1332keV相对效率大于30%,分辨率为小于2.0keV,峰康比>50∶1。
平面锗探测器。
低本底铅室。
试剂
盐酸。
锍试金试剂见64.2.1.2锍试金。
铂、钯、铱、铑、钌标准储备溶液ρ(B)=100.0μg/mL配制方法同64.3.1。
锇标准储备溶液ρ(Os)=100.0μg/mL称取0.1154g光谱纯氯锇酸铵[(NH4)2Os(H2O)Cl5]置于200mL烧杯中,加入0.2~0.3mg(NH4)2Fe(SO4)2和25mL水,待盐类溶解后,加25mLH2SO4,在电热板上加热至微冒白烟,再继续5min。取下,冷却,用水稀释至500mL。
混合标准溶液由标准储备溶液逐级稀释,并配制成Pd、Pt为5.0μg/mL,Ir、Os、Rh、Ru为1.0μg/mL混合工作溶液。
分析步骤
称取20~50g(精确至0.1g)试样,按64.2.1.2锍试金的操作步骤处理,将粉化后的镍扣用盐酸溶解后,取下,稍冷,趁热用微孔(0.45μm)滤膜过滤,用(2+98)热HCl溶液洗涤残渣,再用热水冲洗残渣,将滤膜烘干,用处理后的聚乙烯薄膜包装成1cm×1cm的靶样,装入样品盒,用快速气动装置送入反应堆中辐照。辐照后的试样经过适当时间的冷却,用γ能谱仪测量被测核素的特征γ峰,由IAE/SPA分析软件进行谱分析和数据处理,相对法计算分析结果。测量条件见表64.3,铂族元素分析所用核参数见表64.4。
表64.3 照射、测量条件
注:104Rh是用平面锗探测器测量的,其他均用高纯锗探测器测量。
表64.4核素参数
注意事项
1)试金扣要粉碎得细一些,掌握好溶解时间,时间太短,扣中的杂质溶解不完全,对测定造成影响;时间太长,贵金属硫化物长期与热HCl溶液接触,不可避免地造成了贵金属的损失。
2)金对铂的干扰的校正:
测定Pt是用核素199Au的158keVγ峰,其核反应如下:
198Pt(n,γ)→199Pt→199Au,而197Au(n,γ)→198Au(n,γ)→199Au
显然Au产生的199Au对Pt测定有正干扰。因此应用金标准,跟着试样一起照射,计算Au对Pt的干扰系数k,用以下公式对Pt进行校正:
w(Pt)=w'(Pt)—k×w(Au)式中:w(Pt)为校正后Pt含量;k为Au对Pt的干扰系数;w'(Pt)为校正前Pt含量;w(Au)为Au的含量。
J. 复杂难处理稀有、稀土、贵金属提取技术体系
主要包括难处理锂、铌钽多金属共生矿、细粒难选金红石矿、贵金属矿(金矿和铂钯矿等)的开发利用技术。我国难处理金矿资源比较丰富,现已探明的黄金地质储量中,约有1000吨左右属于难处理金矿资源,约占探明储量的1/4。研究新型组合捕收剂和有效抑制碳吸附金的组合碳抑制剂,排除碳的干扰和消除碳的“劫金”能力;在较低的压力和温度条件下的催化氧化浸出新工艺和新药剂,有效浸出金;难处理金矿无毒浸金药剂开发技术;研究无害化处理砷或有效回收砷矿物的新工艺技术,变有害为有利,寻找出适宜于这类金矿有效开发利用的合理技术途径。推广循环流态化床(GFB)技术焙烧难处理金矿,其工艺过程可以极好地得到控制;能充分地烧去硫和碳;焙烧工艺投资成本降低,金回收率大大提高(一般金总回收率提高5%~15%),可实现清洁焙烧的效果。开发推广复杂难处理矿石的加压(常压)催化氧化浸出技术是环境清洁的生产工艺。可以用于处理含砷碳复杂金精矿等物料。我国在生物冶金、金矿预处理技术方面也取得了长足的发展,建立起几个工业试验示范点,推动了我国在这一技术领域的进步和发展,但总体上与世界主要矿业大国的差距较大。当前应重点针对我国低品位原生硫化矿和难处理的硫化物精矿,解决浸矿速度慢与浸出率低的难题,培育驯化高效浸矿菌种,开展过程强化、高效及规模化生产工程等关键技术的研究,形成较完整的成套技术,为我国难处理资源的高效、低成本开发利用提供新的技术途径。我国的铂钯矿资源较为紧缺,应加强铂钯硫化物的富集技术、铂钯精矿浸出技术、高锍中铂钯的富集和提纯新工艺流程的研究。
我国的花岗伟晶岩含锂铌钽稀有多金属矿床,主要锂矿物有锂辉石、锂云母、磷锂石、透锂长石等,品位高,储量大,并伴生有铍、铌、钽等有用组分。我国钽铌矿床主要有花岗岩钽铌矿床和高温沉积变质矿床。花岗伟晶岩矿床一般有用矿物颗粒比较粗大,共生矿物有锂辉石等。花岗岩钽铌矿床是我国重要的钽铌矿床工业类型,特点是矿体规模大,钽铌矿物粒度较细,其中铌铁矿——钽铌铁矿型花岗岩矿床,钽铌铁矿和铌铁矿是我国铌铁矿的主要来源;钽铌锰矿——细晶花岗岩矿床储量大,品位较高,是铍、锂、铷、锆、铪、锡、钨的多种稀有金属的综合矿床;钽铌铁矿——钽铌锰矿型花岗岩以含钽铌铁矿、钽铌锰矿为主,其次有少量细晶石,共生矿物有黑钨矿、锡石、富铪锆石等,也是目前国内钽铌主要来源之一;沉积变质高温热液交代矿床,储量很大,但钽铌矿物结晶很细,部分呈类质同象或微细颗粒包裹于其他矿物中,选矿回收困难。我国的金红石矿产资源虽然丰富,但具有较高工业价值的矿床却很少,已发现的原生金红石矿成矿区面积很大,但矿石品位低,其储量占全国金红石资源总量的86%,矿石结构致密、粒度细,可选性差、回收率低,经常需要采用多种选矿工艺来提纯富集,如浮选、重选、磁选、电选,有的还需要焙烧或酸洗来提高精矿品位。由于选矿工艺流程长,加工成本高,产品缺乏市场竞争能力,总体规模和产量、质量都难以满足工业的需求。因此简化工艺,降低生产成本,提高选矿回收率和矿石综合利用水平是开发利用我国金红石资源的关键。这些资源的特点均要求加强综合利用技术研究。
我国稀土储量和产量均居世界首位。南方离子吸附型稀土是世界上少有的中、重稀土资源,与高新技术产业有密切关系。但由于乱采滥挖,采用落后的池浸工艺,回收率不到30%,资源浪费严重,没有发挥综合利用的价值同时也带来环境污染。努力完善和全面推广原地浸矿新工艺、离子型稀土冶炼技术及设备,是离子型稀土开发利用步入良性发展阶段的头等大事。我国稀土矿总量90%以上集中在包头的白云鄂博一矿,白云鄂博内生轻稀土铁矿床是含有铁、稀土、钍、铌、锰、磷、萤石等的多元素共生矿。目前开采的东矿是贫铁(品位34%)富稀土(品位5%)矿,稀土的利用率仅10%左右,大量稀土堆存于尾矿库,稀土氧化物(REO)约1000多万吨,以白云鄂博共生矿为代表的北方稀土矿应重点进行铌、锆、稀土的选冶联合分离技术、稀土氧化物清洁生产及资源综合回收利用工艺研究,提出合理、可行、经济、环保的选冶工艺。