铝土矿样品分解方法和分析测试技术研究进展

朱杨昆 张顺梅

云南文山铝业有限公司 云南文山 663000

1 样品分解方法

1.1 酸溶分解法

进行加热时，采用多种无机酸对样品进行分解的方法称之为酸溶分解法。一般情况下，分解不需要过高的温度，且具有易于操作的特点，由于无机酸容易进行纯化，且没有较多的杂质，空白值低，在分析时采用ICP-AES以及ICP-MS等大型仪器进行，盐酸、硝酸、氢氟酸，高氯酸和硫酸等都是酸中最常用的类型[1]，其中，对碳酸盐矿物、铁矿物等进行分解时，常采用盐酸，对硫化物和磷灰石进行分解时，硝酸具有较强的作用，对硅酸盐矿物进行分解时，氢氟酸具有特殊的分解性能，同时高氟酸和硫酸具有氧化性能高，沸点高等特点，对样品进行分解时，可以有效的去除里面氟离子的含量。由于操作方法的不同，分解法分为多种方法，分别有开放酸溶液法、微波消解法以及高压气密法。

1.2 熔融分解法

熔融分解法是在高温下以各种助熔剂使样品熔融并分解的方法。熔融分解法具有分解能力强、操作便捷等优点，可以使样品得到完全的分解，并适合对样品进行统一的处理。

对硅酸盐进行分解时，无水碳酸钠是一种较为经典的溶剂，但是分解力不强，无法使铝土矿得到完全的分解，针对以水硬铝石的分解，需采用碳酸钠-硼酸或碳酸钠-四硼酸钠混合熔剂熔融。进行铝土矿分解时，最有效的方法是采用氢氧化纳进行分解，但如果铝土矿中含有刚玉，则无法全部得到分解，必须加入少许过氧化钠，或者采用过氧化钠、偏硼酸锂进行熔融[2]。

2 测试技术

2.1 电感耦合等离子体原子发射光谱法

电感耦合等离子体原子发射光谱法具有分析速度快、线性范围宽、重现性好等特点。在对多种元素进行测试时，得到了广泛的使用。通常采用酸溶液分解法和熔融分解法对样品进行分解。通过碱熔法获得的样品溶液中的盐含量太大，为了防止对雾化器造成堵塞的状况，通常可以运用控制熔剂的量、大比例稀释或使用耐高盐分的雾化器等方法。

ICP-AES广泛应用于铝土矿中主次微量元素的测定，它克服了行业标准方法中每种元素的滴定，分光光度法或AAS分别测定的缺点。三水铝土矿上的有效铝和活性硅是确定产品质量的重要指标。它以拜耳法模拟铝的生产过程，以Co为内标，并使用ICP-AES确定溶液中的活性铝和活性硅，对铝土矿进行有效的计算，广泛用于评估三水铝土矿探矿能力。

2.2 电感耦合等离子体质谱法

ICP-MS具有灵敏度高、谱线相对简单、检出限低、分析速度快等特点，主要用于铝土矿中Li、Sr、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf和稀土等伴生微量元素的分析，对铝土矿的资源综合利用、成矿物质来源和成矿机制研究具有重要意义。

LA-ICP-MS可以对固体样品薄片直接进行分析，对样品进行制备时，也可以采用粉末压片法、助熔剂熔融玻璃法以及无熔剂的熔融玻璃法等制备方法。对玻璃熔片进行制备时，应采用稀释比较低的硼酸盐熔融片法进行，以Si为内标，用标准物质NIST SRM612为外标，USGSBCR-2G监控分析质量，LA-ICP-MS进行了铝土矿中30所种元素的测定工作，从测定结果来看，相对标准偏差和相对误差小于20%。

测定铝土矿中30多种微量元素，从测定结果方面来说，相对的标准偏差与误差值差距不大于20%。在对矿物进行激光烧蚀区分析时，可在LA-ICP-M中利用光学显微镜进行分析，从而对矿物中的微量元素分布进行获取、分析。

2.3 X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱分析法具有多种优点，如分析速度块、精度高、制作方便、成本低、可大批量测定等，同时，采用该方法可同时进行多种元素的分析，已被有色金属行业标准YS/T575.23-2009用作对铝土矿的多种元素进行测定的标准法。

对粒径效应和矿物效应进行分析时可以采用熔融片法进行，减少基体效应，并具有较高的测量精度和准确度。还可以通过混合和复合多种标准材料，在标准材料中添加纯氧化物等方法来扩展熔融片法。校准曲线的范围广泛用于XRF分析中。铝土矿是一种能保持水分的矿物质。Al2O3-H2O铝土矿一水合物和Al2O3-3H2O三水合铝土矿的燃烧损失有很大的不同，这会对XRF主要元素进行测定时有很大的影响。消除方法是确保制备校准曲线的标准物质与要测试的样品基本相同，或者在对熔融片进行制备时，燃烧标准物质和要测试的样品。

2.4 激光诱导击穿光谱法

目前，激光诱导击穿光谱法是一种新型的分析技术。具有许多优点，如检测速度快、不用进行预处理、多种元素同时检测等。可以广泛的应用在冶金、材料、环境监测、岩石矿物以及工业分析等领域。

2.5 EDTA 容量法测定铝含量

将样品与酸性硫酸钾或焦硫酸钾融化以除去氟，然后通过水浸和盐酸将玻璃料溶解。用氨水中和、加热，用pH5.0-6.0的EDTA络合铝，使用二甲酚橙指示剂用锌标准溶液滴定过量的EDTA。

样品用碳酸钠-硼酸或氢氧化钠熔化，浸入水和盐酸中以溶解。在pH=2时，煮沸水解钛，添加适量的EDTA，铝和其他离子与EDTA络合，并使用锌标准溶液滴定过量的EDTA，用氟化物盐代替与铝络合的EDTA，并滴定用锌标准溶液代替EDTA。

3 结语

铝土矿具有较强的化学稳定性，但不易于分解。对不溶性矿物质进行分解时，酸溶液法的分解能力不强。碱熔法中含有大量的盐分和杂质，不利于测定微量元素。在分解能力、通量和样品成本方面，使用偏硼酸锂、氟化氢铵和氟化铵分解样品具有一定优势，值得广泛的应用、推广与优化。为了避免样品的不完全分解以及酸碱试剂和污染物的排放量在很大程度上降低。