中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

碘化氨除锡后封闭酸溶-电感耦合等离子体质谱测定锡矿石中的共生和伴生元素

马生凤, 赵文博, 朱云, 孙红宾, 王蕾, 温宏利. 碘化氨除锡后封闭酸溶-电感耦合等离子体质谱测定锡矿石中的共生和伴生元素[J]. 岩矿测试, 2018, 37(6): 650-656. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201804190047
引用本文: 马生凤, 赵文博, 朱云, 孙红宾, 王蕾, 温宏利. 碘化氨除锡后封闭酸溶-电感耦合等离子体质谱测定锡矿石中的共生和伴生元素[J]. 岩矿测试, 2018, 37(6): 650-656. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201804190047
Sheng-feng MA, Wen-bo ZHAO, Yun ZHU, Hong-bin SUN, Lei WANG, Hong-li WEN. Determination of Symbiotic and Associated Elements in Tin Ore by ICP-MS Combined with Pressurized Acid Digestion and Detinning Process[J]. Rock and Mineral Analysis, 2018, 37(6): 650-656. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201804190047
Citation: Sheng-feng MA, Wen-bo ZHAO, Yun ZHU, Hong-bin SUN, Lei WANG, Hong-li WEN. Determination of Symbiotic and Associated Elements in Tin Ore by ICP-MS Combined with Pressurized Acid Digestion and Detinning Process[J]. Rock and Mineral Analysis, 2018, 37(6): 650-656. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201804190047

碘化氨除锡后封闭酸溶-电感耦合等离子体质谱测定锡矿石中的共生和伴生元素

  • 基金项目:
    国家重点研发计划“国家质量基础的共性技术研究与应用”重点专项课题(2016YFF0201604-3)
详细信息
    作者简介: 马生凤, 副研究员, 从事电感耦合等离子体发射光谱/质谱分析测试方法研究。E-mail:mashf@cags.ac.cn
  • 中图分类号: O657.63

Determination of Symbiotic and Associated Elements in Tin Ore by ICP-MS Combined with Pressurized Acid Digestion and Detinning Process

  • 锡矿石是难分解的矿物,主要存在形式是锡石(SnO2),且共生和伴生元素多,常用的酸溶方法几乎不能溶解SnO2,从而给锡矿石中的共生与伴生元素的准确测定带来困难。本文基于碘化氨在较低温度下熔融可产生无水状态的碘化氢,利用碘化氢的酸性和氨的还原性分解SnO2,使Sn呈SnI4升华分离的原理处理锡矿石。实验中以高纯铂丝作催化剂,加入碘化铵在450℃的马弗炉中分解锡矿石30 min,使得Sn以SnI4形式挥发,除锡率达到98%以上,再用2 mL氢氟酸和1 mL硝酸封闭溶解残渣,电感耦合等离子体质谱测定钴镍铜铌钽钍铀等24个共生和伴生元素。元素检出限在0.001~2.9 μg/g之间,90%以上元素的相对标准偏差(RSD)小于5%,相对误差小于10%。本方法解决了锡矿石难分解的问题,可测定共存金属元素,也适合测定Sn含量在1.27%~62.49%之间的锡矿石中的微量和痕量元素及锡精矿中的微量元素。
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  • 表 1  组合标准溶液元素浓度

    Table 1.  Concentration of the elements in calibration standard solution

    标准溶液编号 标准元素 元素浓度(ng/mL) 溶液介质
    标准溶液1 Ba, Co, Ni, Cu, Pb, Th, U 20 3%盐酸
    标准溶液2 Ti, Nb, Ta, W 20 3%盐酸
    标准溶液3 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Y 20 3%盐酸
    标准溶液4 Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tb, Yb, Lu 20 3%盐酸
    注:校准标准溶液保存期限为一个月。Ba、Ti为干扰元素,用于求出干扰系数。
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    表 2  加入铂丝催化碘化铵的除锡率

    Table 2.  Removal rate of tin by ammonium iodide with Pt as catalyzer

    样品编号 Sn含量(%) 碘化氨除锡后Sn含量(μg/g) 锡去除率(%)
    GBW07281 4.47 32.05 99.9
    GBW07282 1.27 27.3 99.8
    Sn-3 6.37 1367 97.9
    Sn-5 20.83 427 99.8
    GBW07231 45.8 1711 99.6
    GBW07232 62.49 4313 99.3
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    表 3  GBW07281样品分解使用的碘化铵用量实验结果

    Table 3.  Experimental results of GBW07281 with the dosage of ammonium iodide

    元素 测定值(μg/g) 认定值(μg/g)
    配比1:5 配比1:6 配比1:7 配比1:8 配比1:9 配比1:10
    Co 27.19 26.47 26.94 27.25 26.96 29.10 26.2±2.1
    Ni 83.87 80.06 80.62 80.50 78.97 84.24 70.9±5.4
    Cu 2671 2749 2729 2829 2731 2765 2600±100
    Nb 44.75 45.43 47.26 46.21 49.58 46.9 46.9±2.2
    Y 31.52 30.71 30.35 31.36 30.67 31.69 32.1±1.3
    La 31.96 29.89 30.34 30.18 30.21 31.70 45.3±1.8
    Ce 61.29 59.46 59.88 59.13 61.31 61.80 87±3.5
    Pr 7.76 7.42 7.53 7.44 7.49 7.69 10.8±0.7
    Nd 32.10 30.37 29.51 29.46 30.21 32.03 39.9±1.9
    Sm 8.66 8.47 8.43 8.27 8.38 8.68 8.0±0.4
    Eu 1.99 1.92 1.92 1.86 1.93 2.00 1.8±0.1
    Gd 7.36 7.92 7.86 7.64 7.86 7.09 7.4±0.6
    Tb 1.32 1.26 1.24 1.25 1.22 1.30 1.1±0.2
    Dy 7.20 6.89 6.84 7.00 6.87 6.97 6.7±0.8
    Ho 1.41 1.35 1.29 1.32 1.34 1.38 1.3±0.2
    Er 3.89 3.90 3.70 3.80 3.87 3.92 3.5±0.3
    Tm 0.55 0.52 0.53 0.52 0.54 0.53 0.57±0.08
    Yb 3.47 3.42 3.16 3.28 3.36 3.39 3.3±0.3
    Lu 0.53 0.53 0.48 0.51 0.50 0.52 0.5±0.05
    Ta 15.38 15.39 15.57 15.70 15.91 15.95 16.2±1.1
    W 614 627 677 670 693 686 680±50
    Pb 26635 26863 26335 26605 26525 26523 27200±700
    Th 17.05 15.75 15.98 15.50 15.72 16.10 -
    U 32.36 32.23 30.30 30.68 31.10 31.19 -
    注:“-”表示因没有认定值,无法计算相对误差。
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    表 4  方法准确度和精密度

    Table 4.  Accuracy and precision tests of the method

    元素 GBW07281(锡矿石) GBW07370(锡铅铜矿石)
    测定平均值(μg/g) RSD(%) 认定值(μg/g) 相对误差(%) 测定平均值(μg/g) RSD(%) 认定值(μg/g) 相对误差(%)
    Co 27.3 3.3 26.2±2.1 4.3 2.81 5.1 2.62+0.22 7.3
    Ni 75.4 2.7 70.9±5.4 6.3 9.6 4.9 10.2+1.1 -5.9
    Cu 2746 1.9 2600±100 5.6 2327 1.9 2290+110 1.6
    Nb 45.43 4.8 46.9±2.2 -3.1 1.72 6.1 - -
    Y 31.1 1.7 32.1±1.3 -3.3 3.86 3.1 3.6+0.34 7.4
    La 41.7 2.9 45.3±1.8 -7.9 9.53 8.0 10.4+0.8 -8.4
    Ce 81.5 1.9 87±3.5 -6.3 16.11 5.9 16.9+1.1 -4.7
    Pr 9.85 1.82 10.8±0.7 -8.8 1.75 4.3 1.84+0.13 -5.0
    Nd 36.6 3.86 39.9±1.9 -8.3 5.79 4.9 5.9+0.5 -1.8
    Sm 8.48 1.9 8.0±0.4 6.1 1.05 3.5 1.1+0.09 -4.9
    Eu 1.84 2.74 1.8±0.1 2.4 0.14 2.6 0.14+0.01 0.7
    Gd 8.05 2.55 7.4±0.6 8.8 0.94 3.4 0.96+0.13 -2.1
    Tb 1.17 3.12 1.1±0.2 6.7 0.12 3.5 0.14+0.02 -14.0
    Dy 6.96 1.87 6.7±0.8 3.9 0.7 4.1 0.7+0.05 0.4
    Ho 1.35 3.08 1.3±0.2 3.6 0.12 5.4 0.13+0.01 -9.0
    Er 3.85 2.15 3.5±0.3 9.9 0.39 3.1 0.39+0.03 -0.8
    Tm 0.53 2.1 0.57±0.08 -6.4 0.056 4.3 0.065+0.007 -0.7
    Yb 3.35 3.31 3.3±0.3 1.5 0.4 5.2 0.44+0.03 -9.2
    Lu 0.51 3.72 0.5±0.05 2.3 0.070 8.2 0.073+0.008 -3.8
    Ta 15.9 1.57 16.2±1.1 -1.9 0.13 5.9 - -
    W 693 5.18 680±50 1.9 293 4.4 320+70 -8.4
    Pb 26581 0.65 27200±700 -2.3 20359 0.6 20800+400 -2.1
    Th 16.02 3.44 - - 0.84 5.6 0.83+0.09 1.2
    U 31.31 2.65 - - 30.49 1.5 29.8+1.2 2.3
    注:“-”表示没有认定值或者无法计算出相对误差。
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    表 5  本方法和碱熔法测定结果比较

    Table 5.  Comparison of the analytical results determined with the method and alkali dissolution

    元素 GBW07282(Sn含量1.27%) GBW07231(Sn含量45.8%) GBW07232(Sn含量62.9%)
    本方法
    (μg/g)
    碱熔法
    (μg/g)
    相对误差
    (%)
    本方法
    (μg/g)
    碱熔法
    (μg/g)
    相对误差
    (%)
    本方法
    (μg/g)
    碱熔法
    (μg/g)
    相对误差
    (%)
    Nb 12.5 13.1 -4.6 16.7 17.2 -2.9 13.4 14.2 -5.6
    Ta 3.71 3.57 3.9 2.74 3.01 -9.0 2.31 2.52 -8.3
    Y 18.34 17.86 2.7 45.24 47.26 -4.3 36.58 38.06 -3.9
    La 17.72 20.33 -12.8 48.82 54.55 -10.5 54.03 59.06 -8.5
    Ce 35.72 37.02 -3.5 102 105 -3.2 98.64 110 -10.5
    Pr 4.92 4.92 0.0 11.13 11.63 -4.3 10.3 12.25 -15.9
    Nd 20.53 19.22 6.8 44.1 41.05 7.4 40.33 42.96 -6.1
    Sm 4.71 4.54 3.7 8.94 8.7 2.8 8.33 8.69 -4.1
    Eu 0.96 0.9 6.7 1.2 1.07 12.1 0.93 1.04 -10.6
    Gd 3.96 3.78 4.8 7.98 7.34 8.7 6.44 6.77 -4.9
    Tb 0.61 0.62 -1.6 1.33 1.21 9.9 1.1 1.14 -3.5
    Dy 3.66 3.27 11.9 8.55 7.45 14.8 6.76 6.54 3.4
    Ho 0.72 0.66 9.1 1.98 1.73 14.5 1.52 1.46 4.1
    Er 2.04 1.90 7.4 6.83 6.3 8.4 5.5 5.2 5.8
    Tm 0.27 0.29 -6.9 1.2 1.1 9.1 0.92 0.87 5.7
    Yb 1.83 1.74 5.2 9.3 8.4 10.7 7.29 6.65 9.6
    Lu 0.25 0.27 -7.4 1.64 1.56 5.1 1.32 1.24 6.5
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收稿日期:  2018-04-19
修回日期:  2018-06-12
录用日期:  2018-08-10

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