探究岩矿中稀有金属元素化学分析

摘要：岩矿中含有大量的稀有金属元素，它们大部分含量较低，分离时需要的化学分析方法较复杂，因此在岩矿分析检测中往往会被忽略，但是它们的使用价值很高，可以在各类行业中起到关键作用，含有宽泛的实用潜力。但是因为有部分稀有金属的化学、物理性质相似，而不易提取分离为成分单一的物质，在以前提取和应用得较少，所以给它取名定义为稀有金属。随着现代冶金新技术逐步出现，这些金属的产量也随之增加，稀有金属所包括的金属种类也发生改变。

关键词：岩矿;稀有金属元素;化学分析;

引言

随着国家整体经济建设的蓬勃发展，各行业针对稀有金属元素的需求也日益增加，促使岩矿中金属化学分析法的逐渐优化完善，相关研究人员对自身探析金属元素的能力不断提高，通过研究人员对化学分析法的深入了解，岩矿稀有金属的分析技术已经独立成为一门理论，发展趋势也逐渐标准化、专业化，稀有金属化学科技已经渗透到百姓的日常生活中，支撑了国民经济的整体发展。虽然相关研究人员多年来对化学分析法不断做出提高，但是在某些方面仍然存在一系列问题需要改善解决。

1分析岩矿使用的化学方法

1.1 全面检测分析法

用当前分析岩矿的化学方法来举例，使用的全面分析法是对岩石矿物中所有的化学组成进行检测分析，此种方法要求很高的最后检测结果，其主要检測过程是：首先对矿石进行粉碎研磨后用酸溶解，然后用电感耦合等离子体、红外荧光光谱仪等光谱仪器对样品进行全面分析，初步确定岩石矿物中各种元素的含量，由于需要相互对比的元素总量很多，而对岩矿样品中每一种稀有金属元素可能仅有一种或两种，所以整体的分析检测费用比较大。全面分析方法一般用于在岩矿样品没有受到破坏前进行组成成分的分析。

1.2普通分析法

普通分析法相比较全面分析法来说，其分析方法主要针对岩矿中的有用成分或特定成本进行分析，分析过程中忽略了不需要的成分，此方法广泛应用在工业价值比较高的岩矿中，并且针对不同的金属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统的针对每块岩矿做出分析，针对岩矿中的有用组分做出含量测定。

1.3组合检测比较法

组合检测比较法可以说是一种更系统的样品分析方法，可以对矿物中的有价值成分、各种成分的含量占比和布局情况有一个全部的研究，和其他检测法相比较来讲，组合样品检测比较法适合在多种元素的岩石矿物化学测定中，最后得到的数据也会十分准确。如，钒、锆、钛在地壳中的丰度要比常见的有色金属铜、锌、镍、钴、铅、锡大一些。稀有金属因为赋存较稀疏，并且常和别的元素伴生，形成特别的化学物理性质，所以有时候在分析生产过程中要采取特殊的方法。如，在分析金银矿石时，金银矿一般会有伴生金属元素，有些含量也比较大，它们具有很大的开采价值，在分析金、银元素时也应该把这些元素进行同步分析，这样可以增加矿石的利用率。

2稀有金属元素化学分析的现状

岩石和矿物中稀有金属元素化学分析的重点和难点主要有稀有金属元素化学分析和锂元素难分离两方面。首先，组合分析方法一直是稀有金属元素化学分析中比较困难的方法。将元素从稀有金属中分离本身就是一个大难题，这在很大程度上阻碍了有关研究人员在化学分析法上取得更进一步的进展。稀有金属元素分离十分困难成为了越来越多研究人员的一个共识。因此，克服金属元素分离困难是化学分析法必须要解决的一个难题。其次，最近几年，化学技术得到全面的发展和改进，这也为元素分离提供了基础，同时越来越多的研究人员投入到攻克锂元素分离的技术难的队伍里。随着技术的发展，化学分析研究者愈加关注锂元素分离难的问题，并针对这一问题进行了更进一步的讨论和分析，为取得锂元素分离技术和方法并保证能成功分离出锂元素提供了更多的人力和技术支援。不断优化和创新，逐步进行岩石化学分析，扩展了稀有金属元素的重要课题。

3分析锂元素的方法研究

3.1分离锂元素的方法

要在含有锂元素的岩石矿物样品中进行元素提取，首先就要把矿石中的锂元素分离出来。根据它的化学性质，因为锂元素的稳定性并不是足够得好，在检测过程中很容易被其他金属元素影响，进而也会干扰最终的检测结果。所以，最安全的提取方法就是在开始就将锂元素从其中分离出来。现在的技术中，针对稀有金属的部分冶金方法比如有机溶剂萃取分离技术、化合氯化工艺等也被逐渐应用到大多数有色金属的冶金范围。采用有机溶剂萃取分离法和特定离子交换法来提取分离铍、锂、铷、铯、钽、钨、钼、镓、铊、锗等;也可用金属热还原法、熔盐电解法制取锂、铍、钛、钒等及稀土金属等。一般状态下，金属不一样，它们的氯化物在水中的溶解性是不一样的，而锂的氯化物溶解度很大，氯化锂的空间立体结构和氯化钠的结构很相似，结构中的化学键并不是很典型的离子键，所以氯化锂在水中易溶，标准状况下溶解度为67g/100mL水。也易溶于乙醇、丙酮、吡啶等有机溶剂，但难溶于乙醚，可以利用这一方式将锂元素分离出来。分离方法：采用锂元素和其他金属氯化物在有机溶剂中的溶解度不同的物理特性来有效分离。据实验表明，氯化锂（LiCl）在戊醇中的溶解度为6.45g/100mL，而岩石矿物样品（从锂辉石伟晶矿石来）中其他的金属氯化物在戊醇中溶解度基本上小于0.0078g/100mL。所以，如果使用的有机溶剂的体积数比较小时，就可以对锂元素的分离使用此种方法进行。

3.2测定方法

首先是取得含有碱金属的混合氯化物，为了取得混合氯化物，需要分解样本中的氯化铵，采用材料为CaCO3碳酸钙，然后清理掉里面的Ca钙元素即可。这时，混合氯化物还含有无水丙酮，无水丙酮清除方式较为简单，可采用蒸发法。最后所得溶液残留有氯化锂，这时将氯化锂转变成四氧硫酸锂后就可以进行重量称量了。这个方法中用到的试剂很多，主要有氢氧化铵、草酸铵饱和溶液以及同等比例的硫酸、盐酸等。

结束语

综合上面所述，得益于这几年国家地质勘测开发得到了飞快的发展，岩石和矿石中稀有金属元素的化学分析方法也得到了改善。我国地大物博，有着非常多的丘陵和高山，并有多种地形地貌，它拥有丰富的岩石和矿产资源。只有不断对稀有金属的测定方法和分析技术创新和完善，国家的资源开采项目才能得到更好的发展，促进科学合理的地质勘探，提高总体技术水平有利于我国稀有金属和金属总量的稳定增长，以便增强我国的科技力量。

参考文献：

[1] 许军军.关于岩矿中稀有和稀散元素的化学分析[J].山西建筑，2018，44（25）：98-99.

[2] 黄青.探析岩矿中稀有金属元素化学分析方法[J].当代化工研究，2018（01）：164-165.

[3] 陈福强.岩矿中稀有金属元素化学分析方法探究[J].中国金属通报，2017（07）：91+90.

[4] 陈福强.岩矿中稀有金属元素化学分析方法探究[J].中国金属通报，2017，12（7）：91-92.

[5] 陈鹏国.探讨地质岩石样品金属元素化学分析与应用[J].中国化工贸易，2017，9（12）：67-68.

[6] 文春华，陈剑锋，罗小亚，等.湘东北传梓源稀有金属花 岗伟晶岩地球化学特征[J].矿物岩石地球化学通报，2016（1）：171-177.

作者简介：金东洲（1972-5-），男，辽宁大连人，汉，大学，工程师  研究方向：分析化学。