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移动式破碎机 2024-09-30 18:35:53

镍钴锰原子量(镍钴锰分离处理方法)

一、镍钴测定方法

目前,锰原锗的量镍分析方法主要有光度法、极谱法、钴锰原子吸收光谱法、分离方法氢化物发生-原子荧光光谱法、处理电感耦合等离子体发射光谱法、镍钴电感耦合等离子体质谱法等。锰原

62.2.3.1蒸馏分离-苯芴酮-十六甲烷基三甲基溴化铵光度法

方法提要

试样经硝酸-磷酸分解,量镍难溶试样用氢氟酸-硝酸-磷酸分解或过氧化钠、钴锰氢氧化钠熔融分解。分离方法在6mol/LHCl溶液中,处理锗以四氯化锗形态经蒸馏与干扰元素分离。镍钴加磷酸使与锡、锰原钼生成配合物,量镍加过氧化氢将砷、锑氧化至高价,致使这些元素不被蒸馏,达到完全分离。

分取部分蒸馏液,在亚硫酸钠存在下的稀盐酸介质中,锗和苯芴酮、十六烷基三甲基溴化铵形成稳定的橙红色三元配合物,于分光光度计上,在波长508nm处,测定吸光度计算锗量。本方法适用于稀有和有色金属等一般矿石和岩石中锗含量测定。测定范围w(Ge):(0.5~500)×10-6。

仪器

分光光度计。

试剂

硼酸。

过氧化钠。

氢氧化钠。

过氧化氢。

硝酸。

磷酸。

氢氟酸。

盐酸。

亚硫酸钠溶液(200g/L)。

氢氧化钠溶液(250g/L)。

十六烷基三甲基溴化铵溶液(10g/L)称取1.0g十六烷基三甲基溴化铵于200mL烧杯中,加少量沸水,搅拌溶解,溶液清亮后冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。

苯芴酮溶液(0.6g/L)称取60mg苯芴酮(C19H12O5),溶解于100mL(1+49)HCl的无水乙醇中,混匀。

锗标准储备溶液ρ(Ge)=100.0μg/mL称取0.0720gGeO2于铂坩埚中,加1.0gNa2CO3,置高温炉中逐渐升温至900℃保持10min,取出冷却。在烧杯中用热水浸取熔块,洗出坩埚,用(1+2)H2SO4中和至酚酞褪色后过量4mL,加热逐去二氧化碳,冷却。移入500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。

锗标准溶液ρ(Ge)=5.0μg/mL用水稀释锗标准储备溶液配制。

酚酞指示剂(1g/L)乙醇溶液。

校准曲线

取0.0mL、1.0mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL锗标准溶液,置于一组50mL容量瓶中,加6.30mL(1+1)HCl、1mL200g/LNa2SO3溶液、5mL十六烷基三甲基溴化铵溶液、3mL苯芴酮溶液,立即用水稀释至刻度,混匀。在分光光度计上,用1~3cm比色皿,以试剂空白作参比,于波长508nm处测量吸光度。绘制校准曲线。

分析步骤

根据试样中锗的含量,称取0.5~1g(精确至0.0001g,锗含量大于20×10-6时,称取0.5g)试样,置于150mL烧杯中,加15mLHNO3、6mLH3PO4,盖上表面皿,加热煮沸至氧化氮的黄色逸尽。移去表面皿,继续加热蒸发至赶尽硝酸,取下冷却。加20mL(1+1)HCl,立即将试液移入蒸馏瓶中,用20mL(1+1)HCl分次洗烧杯并注入蒸馏瓶,加2~3mLH2O2。

含硅高的试样:将试样置于铂坩埚中,加10mLHF,在水浴上蒸发至湿盐状,加5mLHNO3,蒸发至小体积,加少量硼酸,2~3mLHNO3,继续蒸发至湿盐状。加15mLHNO3、6mLH3PO4,微热溶解盐类,移入烧杯中,按一般有色金属矿石分析步骤溶样。

含锡石等难溶矿物的试样:将试样置于银坩埚中,加3~4gNa2O2、2gNaOH,于650~700℃高温炉中熔融分解试样。冷却,加10mL热水浸取,浸取物移入蒸馏瓶中,水洗坩埚(控制体积不超过20mL)。加3mLH3PO4、2mLH2O2、30mLHCl。

蒸馏:冷凝管下端插入预先盛有5mL水的量筒中,加热蒸馏,待馏出液达30~50mL后即可停止蒸馏,用水洗冷凝管。将馏出液移入50mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。

分取10.0~20.0mL蒸馏后试液,于另一个50mL容量瓶中,加1mLNa2SO3溶液、1滴酚酞指示剂,用氢氧化钠溶液中和至出现红色,加6.30mL(1+1)HCl,混匀,冷却。加5mL十六烷基三甲基溴化铵溶液、3mL苯芴酮溶液,立即用水稀释至刻度,混匀。以下按校准曲线进行测定。

锗含量的计算参见式(62.1)。

注意事项

1)四氯化锗易挥发,在试样分解过程中避免混入盐酸和氯离子。当试液处理至转化为盐酸溶液后,须连续操作蒸馏,不宜放置太久,以避免锗的损失。

2)中和时,氢氧化钠溶液应缓慢滴加,勿使溶液过高发热,必要时可在冷水浴中进行中和,防止四氯化锗挥发。

62.2.3.2四氯化碳萃取分离-苯芴酮-十六烷基三甲基溴化铵光度法

方法提要

试样经硝酸-氢氟酸-磷酸分解,在9~10mol/LHCl的溶液中,用四氯化碳萃取锗与干扰元素分离,再用水将锗从有机相中反萃取;在稀盐酸介质中,有亚硫酸钠存在下,锗和苯芴酮-十六烷基三甲基溴化铵形成稳定的橙红色三元配合物,于分光光度计上,在波长508nm处,测量吸光度计算锗量。本方法适用于稀有和有色金属等一般矿石和岩石中锗含量的测定。尤其适用于酸溶矿中。测定范围w(Ge):(0.5~100)×10-6。

仪器

分光光度计。

试剂

硼酸。

硝酸。

氢氟酸。

磷酸。

盐酸。

四氯化碳。

亚硫酸钠溶液(200g/L)。

十六烷基三甲基溴化铵溶液(10g/L)溶于沸水。

苯芴酮溶液(0.6g/L)称取60mg苯芴酮(C19H12O5),溶解于(1+49)HCl的无水乙醇中,移入100mL容量瓶,混匀。

锗标准溶液ρ(Ge)=1.0μg/mL用水稀释锗标准储备溶液(详见62.2.3.1)配制。

酚酞指示剂(1g/L)乙醇溶液。

校准曲线

取0mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL锗标准溶液,分别置于一组125mL分液漏斗中,补加水至10mL,加入30mLHCl,加约0.1g无水硫酸钠,加20mL四氯化碳,萃取2min。静置分层后,将有机相放入另一个125mL分液漏斗中,水相再用20mL四氯化碳萃取2min。静置分层后,两次有机相合并,水相弃去。有机相用5~10mL9mol/LHCl振荡洗涤2次,每次振荡1min,水相弃去。有机相用10mL水反萃取3min,反萃取2次,萃取的水相合并于50mL容量瓶中。加6.30mLHCl,混匀。加1mL亚硫酸钠溶液,5mL十六烷基三甲基溴化铵溶液,3mL苯芴酮溶液(每加一种溶液均需混匀),立即用水稀释至刻度,混匀。在分光光度计上,用1~3cm比色皿,以试剂空白作参比,于508nm波长处测量吸光度,绘制校准曲线。

分析步骤

根据试样中锗的含量,称取0.25~1g(精确至0.0001g,锗含量小于20×10-6,称取0.5g试样;锗含量大于20×10-6,则称取0.25g)试样,置于瓷坩埚中,放入高温炉内逐渐升高温度至500~600℃灼烧2h,除去硫化物,取出冷却。用毛刷将试样刷入100mL聚四氟乙烯烧杯中,加水润湿,加5mLHNO3,10mLHF、5mLH3PO4,置于控温电热板上160℃加热分解试样,逐步升高温度至200~220℃(如有单体硫析出,反复加硝酸,继续加热,直至硫完全被氧化),升高温度至300℃,加热至呈透明稠状液体,取下。加入约50mg硼酸,用少许水吹洗杯壁,混匀,继续加热蒸至呈透明稠状,取下冷却。加10mL水,加热使盐类溶解,冷却至室温。将溶液移入125mL分液漏斗中,用30mLHCl分几次洗涤烧杯,合并于分液漏斗中(溶液的盐酸浓度应大于9mol/L),以下按校准曲线进行测定。

锗含量的计算参见式(62.2)

注意事项

四氯化碳萃取锗,回收率一般为90%左右,因此校准曲线需在相同条件下进行萃取。

62.2.3.3苯萃取富集-水杨基荧光酮光度法

方法提要

在磷酸介质中,有阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲铵存在下,锗和水杨基荧光酮能形成灵敏度很高的三元配合物,最大吸收峰位于波长505nm,表观摩尔吸光系数为1.8×105。配合物的溶液放置一周后,其吸光度仍不变。用苯萃取富集四氯化锗并与伴生干扰元素分离。灵敏度高,稳定性好,可用于化探试样中μg/g级锗的测定。

仪器

分光光度计。

试剂

亚硫酸钠。

磷酸。

硝酸。

氢氟酸。

盐酸。

苯。

溴化十六烷基三甲铵溶液(40g/L)。

水杨基荧光酮溶液(3.5g/L)。

锗标准溶液ρ(Ge)=1.0μg/mL配制方法同62.2.3.2。

校准曲线

吸取0mL、0.10mL、0.20mL、0.30mL、0.40mL、0.50mL锗标准溶液分别置于一组25mL比色管中,加水稀释至约10mL,加5mLH3PO4、2mL水杨基荧光酮溶液、2mL40g/L溴化十六烷基三甲铵溶液,用水稀释至刻度,混匀。将溶液移入4cm比色皿中,在分光光度计上,以试剂空白作参比,于505nm波长处测量吸光度。绘制校准曲线。

分析步骤

称取0.1~0.2g(精确至0.0001g)试样,置于聚四氟乙烯塑料坩埚中,滴入数滴水润湿,加入2mLH3PO4、3mLHNO3、10mLHF,加盖(留一小缝),置于电热板上加热,待试样分解后,用水洗净坩埚盖,并蒸发至2mL体积取下。冷却后,用水吹洗坩埚壁,继续蒸至小体积,以赶尽硝酸和氢氟酸。取下冷却后,加15mL9mol/LHCl加热溶解,再用10mL9mol/LHCl将溶液移入分液漏斗中,加少许亚硫酸钠还原溶液中可能存在的氧化剂,混匀后,加10mL苯萃取2min以上,待分层后弃去水相。用9mol/LHCl洗涤一次,分层后弃去水相。加水10mL,反萃取1min,分层后将水相放入25mL比色管中,加5mLH3PO4、2mL3.5g/L水杨基荧光酮溶液、2mL溴化十六烷基三甲铵溶液,用水稀释至刻度,混匀。以下按校准曲线进行测定。

锗含量的计算参见式(62.2)。

62.2.3.4 2,4二氯苯基荧光酮光度法

方法提要

试样经硝酸、氢氟酸、硫酸分解,在硫酸介质中,在溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)存在下,2,4-二氯苯基荧光酮与锗生成组成比为2∶1和4∶1两种配合物。配合物最大吸收峰在513nm波长处,其对比度Δλ=43nm。配合物吸收峰非常尖锐,半宽仅40nm,灵敏度高,选择性良好。配合物形成速度快,发色后即可测量吸光度,并在48h内保持不变。本法可直接测定一般试样中痕量锗,但含锡较多的试样仍应预先分离。

仪器

分光光度计。

试剂

硫酸。

硝酸。

氢氟酸。

溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)(10g/L)。

2,4-二氯苯基荧光酮(50mg/L)乙醇溶液每100mL含0.5mL(1+1)H2SO4,避光保存。

锗标准溶液ρ(Ge)=2.0μg/mL用水稀释锗标准储备溶液(详见62.2.3.1)配制。

校准曲线

吸取0mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.50mL、3.50mL锗标准溶液置于一组50mL容量瓶中,加20mL(1+1)H2SO4、1.5mL2,4-二氯苯基荧光酮溶液、10mLCTMAB溶液,用水稀释至刻度,混匀。以空白试验溶液为参比,用2cm比色皿,于波长513nm处测量吸光度。绘制校准曲线。

分析步骤

称取0.1~0.3g(精确至0.0001g)试样,置于聚四氟乙烯塑料坩埚中,加5mLHNO3、7~8mLHF,加热分解并蒸发至小体积后,加20mL(1+1)H2SO4,蒸发到硫酸冒浓烟。冷却后转移到100mL容量瓶中(内盛约50mL水),用水稀释至刻度,混匀,干过滤。

分取部分溶液于50mL容量瓶中,补加硫酸至3.6mol/L,以下按标准曲线进行测定。

锗含量的计算参见式(62.1)。

注意事项

1)温度和试剂加入顺序对吸光度影响不大。摩尔吸光系数ε=1.7×105。如用吐温、OP代替CTMAB尚可提高至1.8×105。

2)为防止锗在高浓度盐酸介质中有逸失的危险,采用硫酸体系。酸度在1~3.6mol/L范围内,吸光度基本不变。为避免钨、钼、铌、钛、锡等干扰,采用3.6mol/LH2SO4。

3)在2mol/LH2SO4介质中,常见元素及锆、钛等干扰都很小,仅钨、钼等只允许存在20μg。提高酸度至3.6mol/L,可允许存在4mgMoO2-4,2mgNb2O5、Ta2O5,1mgSb3+,0.5mgWO2-4,34μgSn4+。

62.2.3.5锗钼酸-罗丹明B光度法

方法提要

试样以氢氟酸-硝酸-高氯酸-硫酸分解后,在0.12mol/LHCl中,锗(Ⅳ)与钼酸铵生成锗钼酸杂多酸阴离子。提高介质酸度后,使其与罗丹明B一价阳离子缔合,生成不溶性化合物而呈现“固态显色”反应,加入动物胶或表面活性剂保持胶溶状态,使其颜色强度稳定。于波长570nm处有最大吸收,借以用光度法测定锗。

仪器

分光光度计。

试剂

硝酸。

氢氟酸。

盐酸。

高氯酸。

硫酸。

五氧化二磷溶液(100.0μg/mL)用磷酸氢二钾配制。

五氧化二磷-三氯化铁-酒石酸-钼酸铵溶液8mL100.0μg/mLP2O5溶液、0.25mL100g/L三氯化铁溶液、2mL150g/L酒石酸溶液与10mL100g/L钼酸铵溶液混匀。用时现配。

动物胶溶液(20g/L)2g动物胶加75mL40~45℃温水,浸泡30min后,加25mL(1+1)HCl溶解,混匀。2~3日内可用。

三氯化铁溶液(100g/L)。

酒石酸溶液(150g/L)。

罗丹明B(0.25g/L)4mol/LH2SO4介质。

混合显色剂2mL罗丹明B、10mL动物胶溶液、30mL(1+1)H2SO4与50mLH3PO4混匀,过滤使用。用时现配。

锗标准储备溶液ρ(Ge)=100.0μg/mL称取14.41mg二氧化锗,置于铂坩埚中,加一颗粒状氢氧化钠(用无水乙醇洗净其表面)和2~3mL水,缓缓加热溶解。冷却,加20mL水和3.5mL4mol/LHCl,移入100mL容量瓶中,加水稀释至刻度,混匀。将此溶液逐级稀释制得。

锗标准溶液ρ(Ge)=1.0μg/mL由锗标准储备溶液稀释配制。

校准曲线

吸取0mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL锗标准溶液于一组25mL干燥烧杯中,补加0.12mol/LHCl至15mL,在不断摇动下,缓缓加入1mL五氧化二磷-三氯化铁-酒石酸-钼酸铵溶液(空白及标准系列应另加0.1mLFeCl3溶液),混匀。放置15~20min,加1mL酒石酸溶液,混匀。放置3~5min,在摇动下缓缓加入混合显色剂5mL,混匀。放置15min后(至少3h内稳定),在分光光度计上,用3cm比色皿,以试剂空白作参比,于570nm波长处测量吸光度,绘制校准曲线。

分析步骤

称取0.1~0.2g(精确至0.0001g)试样,置于铂坩埚中,加入约6~8mgWO3(试样中含钨较高时不必加),加1mL(1+1)HNO3、0.5mLHClO4和8~12滴(1+1)H2SO4,混匀,加7~8mLHF,加热至开始冒浓烟,再加5~6mLHF,继续加热至浓烟冒尽。冷却,加1.5mL4mol/LHCl,微热(低于60℃)将可溶性盐类溶解,用水冲洗入50mL容量瓶中,并稀释至刻度,混匀。静置过夜澄清。

分取5.0~15.0mL澄清溶液(含锗小于4μg,同时铁含量不超过空白溶液中所加铁量一倍)于25mL干燥烧杯中,补加0.12mol/LHCl至15mL,以下按校准曲线进行测定。

锗含量的计算参见式(62.1)。

注意事项

1)硅、磷和砷与钼酸铵反应,干扰测定。磷和砷(<100μg)所形成的杂多酸,其解离度较锗大,可被大量酒石酸(其量足以配位钼酸根离子时)所破坏,从而可选择性地除去它们的干扰。磷钼酸难以定量地被酒石酸破坏而使结果稍有偏高,50~100μgP2O5的残留影响一致(相当于0.25~0.30μgGe),故在操作中特地加入一定量五氧化二磷(50μg),用以抵消试样中含有痕量磷时的影响。硅必须在制备试液过程中除去。大量可溶性钨酸根阴离子也能引起正干扰,但经氢氟酸处理、硫酸冒烟,可将钨酸沉淀,残留的少量钨没有影响。若用硫酸氢钾或硫酸氢钠熔融分解试样,则可溶性钨酸根大为增多,将影响锗的测定。比色溶液中大量铁存在(Fe大于3~4mg)时,会引起负干扰。

2)在批量分析中,每一试样从加入钼酸铵至加罗丹明B混合色剂的相距时间,应保持大致相同,且不宜过长。如过程过长,试剂空白颜色加深。

3)试液中含有大量砷和磷时,与钼酸铵生成杂多酸析出沉淀,酒石酸也难以将它们完全破坏,会导致结果偏高。

62.2.3.6茜素红S-高氯酸-钒底液极谱法

方法提要

试样以氢氟酸-硝酸-高氯酸-硫酸分解,在高氯酸介质中,有钒(Ⅳ)存在下,锗-茜素红S配合物,可产生极灵敏的催化导数极谱波,峰电位为-0.57V。锗的浓度在0.002~0.2μg/mL范围内呈线性关系。借以进行极谱法测定。检测下限可以达到0.001μg/g。

仪器

示波极谱仪,三电极系统。

试剂

硫酸。

硝酸。

氢氟酸。

高氯酸。

氢氧化钠溶液(40g/L)。

钒(Ⅳ)溶液c(V4+)=0.1mol/L称取11.7gNH4VO3(偏钒酸铵)于800mL烧杯中,加约400mL水,加热溶解后缓慢加入50mL(1+1)HCl,继续加热至近沸,以抗坏血酸还原至呈深蓝色,并使沉淀全部溶解,冷却后用水稀至1000mL。

茜素红-S溶液(10g/L)。

锗标准溶液ρ(Ge)=0.10μg/mL用水稀释锗标准储备溶液(详见62.2.3.1)配制。

二甲基黄指示剂(0.05g/L)。

校准曲线

吸取0mL、0.10mL、0.20mL、0.40mL、0.60mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL锗标准溶液于一组25mL比色管中,加入1滴二甲基黄指示剂,以氢氧化钠溶液调至溶液呈黄色后,再以0.5mol/LHClO4调至红色,并过量3mL。加入2mL茜素红-S溶液、3mLV4+溶液,用水稀释至刻度,混匀。放置0.5h后,倾入电解池中,在示波极谱仪上进行导数极谱测定(起始电位-0.4V)。

分析步骤

称取0.5g(精确至0.0001g)试样,置于塑料烧杯中,用少量水润湿,加5滴(1+1)H2SO4、5mLHNO3、5~7mLHF,在电热板上加热至冒白烟,补加5滴(1+1)H2SO4,继续加热蒸发至近干。取下冷却,加10mL水,加热溶解盐类,用热水转入50mL容量瓶中,稀释至刻度,混匀。

分取上层清液5mL于25mL比色管中,以下按校准曲线进行测定。

锗含量的计算参见式(62.1)。

注意事项

1)硒、钛有干扰,大量铅、锌、铁、钙、镁、铜、锰、钴、镍、砷、锡、钼、银、汞,1mg铝、锑、铋、镉、镓、铊,0.5mg金、铂、钯、铟、铀、钨、钒(Ⅴ)、碲、锆、铌以及大量SO2-4、PO3-4、NO-2、CN-、BO3-3等不干扰测定。钛的干扰,可用EDTA掩蔽。硒的干扰,在用硝酸、硫酸溶矿过程中,蒸干时已挥发掉。

2)底液各组分的影响情况为:随着高氯酸浓度增高,峰电位向正向移动,高氯酸浓度在0.04~0.08mol/L范围内,波高稳定,大于0.08mol/L则波高逐渐下降。无茜素红-S存在时,不出现极谱波;引入少量茜素红-S,即出现灵敏的极谱波,且随用量增加,波高急剧增高;当茜素红S浓度为0.08%时,波高达到最大;在0.04%~0.12%范围内,波高变化不大。茜素红S量继续增大时,波高又急剧下降。无钒(Ⅳ)存在时,也不出现极谱波,钒(Ⅳ)浓度大于0.012mol/L,波高基本不变。

62.2.3.7苏木精-钒(Ⅳ)底液极谱法

方法提要

试样经硝酸、氢氟酸、硫酸分解,在草酸介质中锗-苏木精-钒(Ⅳ)于-0.59V(S.C.E)有一灵敏的催化波。在0.01mol/L草酸-0.0033mol/L苏木精-0.0024mol/LV4+-0.006mol/LEDTA所组成的底液中,灵敏度高和选择性较好,线性范围为1.2×10-4~8×10-2μg/mL。测定矿石中痕量锗,检测下限为5×10-3μg/g。

仪器

示波极谱仪,三电极系统。

试剂

硫酸。

硝酸。

氢氟酸。

氢氧化钠溶液(40g/L)。

草酸溶液(25g/L)。

EDTA溶液c(EDTA)=0.1mol/L。

苏木精溶液(5.5g/L)。

钒(Ⅳ)溶液c(V4+)=0.1mol/L称取11.7gNH4VO3溶于400mL近沸的水中,冷却后加入50mL(1+1)HCl,搅拌下加入90mL100g/L抗坏血酸,加热使沉淀溶解,冷至室温后,用水稀释至1000mL。

锗标准溶液ρ(Ge)=0.050μg/mL、ρ(Ge)=0.50μg/mL由锗标准储备溶液(62.2.3.1)稀释配制。

二甲基黄指示剂(0.05g/L)。

校准曲线

吸取0mL、0.06mL、0.10mL、…、4.00mL锗标准溶液(0.050μg/mL)和0mL、1.00mL、2.00mL、…、4.00mL锗标准溶液(0.50μg/mL),分别置于一组25mL容量瓶中,加入1滴(1+1)H2SO4,加1滴二甲基黄指示剂,滴加氢氧化钠溶液至指示剂恰呈黄色,用草酸溶液回滴至指示剂呈红色后过量1.5mL。加入1.5mLEDTA溶液,5mL苏木精溶液,6mLV4+溶液,用水稀释至刻度,混匀。在示波极谱仪上,于原点电位-0.4V处,用导数部分扫描。绘制校准曲线。

分析步骤

称取0.1~0.5g(精确至0.0001g)试样,置于石墨坩埚中,用水润湿后加硝酸、氢氟酸各5mL和5滴(1+1)H2SO4,加热至冒三氧化硫白烟,再加5滴(1+1)H2SO4,继续加热至冒三氧化硫白烟3min。稍冷后,加水溶解盐类,转入50mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀,澄清。

分取1.0~5.0mL清液置于25mL容量瓶中,以下按校准曲线进行测定。

锗含量的计算参见式(62.1)。

注意事项

1)锗-苏木精-钒(Ⅳ)在草酸、硫酸、磷酸、高氯酸、一氯乙酸、硫酸-磷酸、硫酸-硫酸铵、盐酸-氯化铵所组成的微酸性介质中,均显示催化波,但在草酸中灵敏度最高。在pH1.6~1.8时,催化电流最大,在此pH两侧电流随pH变动而下降,故控制底液最终pH1.6~1.8。

2)无苏木精时不显波,加苏木精后,催化电流随底液中苏木精浓度增加而升高,浓度在这60mg/L时,催化电流值几乎不变。钒(Ⅳ)浓度对催化电流的影响似苏木精,当底液中钒(Ⅳ)浓度为0.024~0.032mol/L时,催化电流达最大值而且稳定。EDTA不仅可有效地掩蔽干扰离子,而且有助于提高催化电流值。当底液中EDTA浓度为0.004~0.006mol/L时,催化电流达最大值。

3)在25mL体积中,对0.5μgGe来说,15mgBa2+,10mgBr-,6mgF-,5mgFe3+、La3+、Rb+,3mgMg2+、Al3+、Bi3+,1mgZn2+、Au3+、Ag+、Co2+、Sn2+、Ni2+、As3+、Tl+、Be2+,0.5mgHg2+、Mn3+、Sr2+、Zr4+,0.1mgMo6+,0.05mgCd2+、Pb2+、Te4+、Ti4+、U6+、W6+,0.01mgSb3+、Se4+、Th4+的存在,均不干扰测定,故本法有较高的选择性。一般矿样可不经分离直接测定。

62.2.3.8石墨炉-原子吸收光谱法

方法提要

试样经硝酸、氢氟酸分解(硅酸盐试样)或硝酸、盐酸分解(硫化矿试样),于盐酸介质中用苯萃取锗,再用水反萃取锗,以分离干扰元素。以镍-草酸铵-氢氧化铵为基体改进剂,用石墨炉原子吸收光谱法测定。可测定0.x×10-6的锗。

仪器

原子吸收光谱仪(配有石墨炉、背景校正器)。

试剂

氢氟酸。

盐酸。

硝酸。

苯。

氯化钡溶液(100g/L)。

混合基体改进剂称取0.3522gNi2O3,用5mLHNO3温热溶解;称取12.5g草酸铵,用200mL水温热溶解。将以上两种溶液同时移入500mL容量瓶中,加入53mL氢氧化铵,混匀,再加入125mLHNO3,冷却,用水稀释至刻度,混匀。

锗标准溶液ρ(Ge)=0.20μg/mL由锗标准储备溶液(62.2.3.1)稀释配制。

校准曲线

吸取含锗0μg、0.05μg、…、0.60μg的锗标准溶液置于一组50mL分液漏斗中,加5mL水、10mLHCl,加入10mL苯,萃取3min。分层后弃去水相,准确加入5mL水反萃取3min,用水洗漏斗颈,水层放入10mL比色管中,加入2mL混合基体改进剂,稀释至刻度,混匀。参考表62.6、表62.7的仪器工作条件进行测定,绘制校准曲线。

表62.6原子吸收光谱仪参考工作条件

表62.7石墨炉参考工作条件

分析步骤

1)硅酸盐分析

称取0.5g(精确至0.0001g)试样,置于塑料坩埚中,用少量水润湿,加10mLHNO3,5mLHF,加热溶解,蒸发至恰干。加5mL水温热浸取残渣,冷至室温,加入10mLHCl,然后用8mol/LHCl移入50mL或25mL容量瓶中,并稀释至刻度。澄清。

分取10.0~15.0mL清液于50mL分液漏斗中,加入10mL苯,萃取3min。分层后弃去水相,加入5.00mL水反萃取3min,用水洗漏斗颈,水层放入10mL比色管中,加入2mL混合基体改进剂,稀释至刻度,混匀。以下按校准曲线进行测定。

2)硫化矿分析

称取0.1g(精确至0.0001g)试样置于150mL烧杯中,用水润湿,加入10mLHNO3,待剧烈作用后,在电热板上加热并蒸至恰干。加少量水温热溶解,稍冷后加0.5mL(1+1)HCl,用水转入25mL比色管中,加2mLBaCl2溶液,稀释至刻度,混匀。放置过夜。

分取5.0mL清液于50mL分液漏斗中,加10mLHCl、10mL苯,以下按校准曲线进行测定。

锗含量的计算参见式(62.1)。

注意事项

石墨炉法中,钼、铁、钴、铜、硒、碲、硫酸根、磷酸根、氯根均产生程度不同的干扰,经苯萃取、水反萃取后,溶液中仍然留有相当量的氯根、铁等。用草酸铵-氢氧化铵-镍混合基体改进剂,可使干扰完全消除。硫酸根大于200μg/mL时(由于在氩相中能形成GeS),仍有负干扰;当分析硫化矿物时,必须在萃取之前用氯化钡沉淀除去大部分的硫酸根。

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二、如何粉碎大颗粒镍钴锰

粉碎大颗粒镍钴锰方法有机械磨碎法、高压水射流粉碎法和液氮冷冻粉碎法。

1、机械磨碎法:利用磨粉机、球磨机等机械设备对大颗粒镍钴锰进行磨碎。这种方法需要选择合适的磨粉机械设备,调整设备参数以达到理想的磨碎效果。

2、高压水射流粉碎法:利用高压水射流对大颗粒镍钴锰进行粉碎。高压水射流粉碎法可保持镍钴锰的颗粒形态和化学性质,不会对其性质产生影响。

3、液氮冷冻粉碎法:将大颗粒镍钴锰放入液氮中进行冷冻,然后使用研钵和研棒等工具进行粉碎。

三、钴的制备方法

钴的制备一般先用火法将钴精矿、砷钴精矿、含钴硫化镍精矿、铜钴矿、钴硫精矿中的钴富集或转化为可溶性状态,然后再用湿法冶炼方法制成氯化钴溶液或硫酸钴溶液,再用化学沉淀和萃取等方法进一步使钴富集和提纯,最后得到钴化合物或金属钴。

钴矿物的赋存状态复杂,矿石品位低,所以提取方法很多而且工艺复杂,回收率较低。钴矿的选矿对一般是将钴矿石通过手选、重选、泡沫浮选可提取到含钴15~25%的钴精矿。钴精矿冶炼方法主要有硫化镍矿冶炼和砷钴矿冶炼。

硫化镍矿制备

硫化镍精矿一般含镍4~5%,含钴0.1~0.3%。镍的火法熔炼过程中,由于钴对氧和硫的亲合力介于铁镍之间在转炉吹炼高冰镍时,可控制冰镍中铁的氧化程度,使钴富集于高冰镍或富集于转炉渣,分别用下述方法提取:

1、富集于高冰镍中的钴,在镍电解精炼过程中,钴和镍一起进入阳极液。在净液除钴过程中,钴以高价氢氧化钴的形态进入钴渣,钴渣含钴6~7%,含镍25~30%。从此种钴渣提钴的一种方法是:将钴渣加入硫酸溶液中,通二氧化硫使之溶解,制得含硫酸镍、硫酸钴和少量铜、铁、砷、锑等杂质的溶液;再用活性镍粉置换除去铜;通空气,氧化水解除去铁,通氯气氧化,加苏打中和沉淀钴,若所得氢氧化钴含镍较高,可再次溶解、沉淀分离钴镍,使其含镍小于1%;经煅烧制得氧化钴出售,也可将氧化钴制成粗金属钴,经电解精炼得电解钴。加拿大和苏联的镍厂都用此法回收钴。中国的工厂也有类似作法。从钴渣提钴的另一种方法是以亚硫酸钠作还原剂,将钴渣溶解于硫酸溶液中,得到含硫酸镍、硫酸钴和少量铜、铁、锰、锌等杂质的溶液,而后用黄钠铁矾法除去溶液中的铁,用烷基磷酸类如:二-2-乙基己基磷酸(D-2-EHPA)或其他烷基磷酸酯类萃取剂萃取其中的铜、铁、锰、锌等,并分离钴镍。萃取过程中获得的氯化钴溶液,用氟化铵除钙、镁后,再用草酸铵沉淀钴。所得草酸钴在450℃下煅烧,得到的氧化钴粉,可作为最终产品,也可用氢还原法制取金属钴粉。

2、富集于炼镍转炉渣中的钴,在还原硫化熔炼过程中,与镍一起转入钴冰铜。转炉渣成分一般为:钴0.25~0.35%,镍1~1.5%;钴冰铜成分一般为:钴1~1.5%,镍5~13%。钴冰铜可以直接浸取(常压或加压酸浸),也可以将钴冰铜焙烧成可溶性化合物后再酸浸。浸出液可按钴渣提钴工艺流程处理。

加拿大舍利特高尔顿公司(Sherritt Gordon MinesLtd)用高压氨浸法处理硫化镍精矿和高冰镍时,钴留于镍的氢还原尾液中,通硫化氢于尾液,得硫化钴和硫化镍的混合沉淀物。此混合物用硫酸高压浸出、净化除杂质后,通氧、加氨、加压,使二价钴氧化成可溶性的[Co(NH₃)₅·H₂O]2(SO₄)₃,而镍则以镍铵硫酸盐形态沉淀出来,实现镍钴分离,溶液用高压氢还原产出钴粉,也可用萃取法净液、分离出镍后电积得电钴。含钴黄铁矿提钴世界上从含钴黄铁矿中提钴较有代表性的工厂是芬兰科科拉钴厂( Kok-kola Cobalt Plant),精矿焙烧脱硫后,再配以部分精矿在流态化炉内进行硫酸化焙烧,再经浸出、浓密、洗涤,浸出液通硫化氢使钴呈硫化钴沉淀。再利用上述舍利特高尔顿的高压浸出法和高压氢还原法生产钴粉。

中国含钴黄铁矿的钴品位较低,仅为0.02~0.09%。浮选产出的钴硫精矿含钴0.3~0.5%,硫30~35%,铁35~40%。钴硫精矿在流态化焙烧炉内于580~620℃下进行硫酸化焙烧,使钴、镍、铜等金属转化为可溶性的盐类。焙砂用水或稀硫酸浸出,用氯酸钠将浸出液中的铁氧化成高价铁后,用脂肪酸钠依次萃取铁和铜。然后,通入氯气使钴氧化,加碱水解生成高价氢氧化钴沉淀,而与镍分离。在反射炉内使氢氧化钴脱水、烧结,烧结块配以石油焦和石灰石在三相电弧炉内还原熔炼成粗金属钴。粗钴浇铸成阳极,进行隔膜电解,得到纯度较高的金属钴。钴硫精矿也可先经900~950℃氧化焙烧,再配以氯化钠或氯化钙以及少量的钴硫精矿于 680℃下进行硫酸化氯化焙烧。焙砂按上述流程提钴。

砷钴矿制备

砷钴矿经选矿得到含钴10~20%的精矿,其中含砷20~50%。处理砷钴矿的方法主要有两种,一种是先用火法熔炼产出砷冰钴,再用湿法提钴。另一种是用加压浸出法制得含钴溶液,再从中提取钴。中国采用前者:将精矿配以焦炭和熔剂在反射炉或电炉内熔炼,使部分砷呈三氧化二砷挥发,产出砷冰钴(旧称黄渣)。如原料含硫高,还产出部分钴冰铜。砷冰钴和钴冰铜磨细后焙烧,进一步脱砷和硫;焙砂用稀硫酸浸出,用次氯酸钠氧化浸出液中的铁,再用苏打调整pH为3~3.5,使铁成为氧化铁和砷酸铁沉淀。滤液用铁屑置换除铜后,用次氯酸钠使钴氧化,加碱水解生成高价氢氧化钴沉淀而与镍分离。所得氢氧化钴在反射炉内于1000~1200℃下煅烧,获得氧化钴,并使其中的碱式硫酸盐分解,将硫除去。然后配入木炭,在回转窑内于1000℃左右还原成金属钴粉。也可将氢氧化钴熔炼成粗金属钴,再进行电解得电钴。焙砂的浸出液也可和前述硫化镍矿提钴一样,采用萃取法净液分离提钴。

加压酸浸法处理砷钴精矿是将精矿用稀硫酸浆化,用高压釜浸出,操作压力35公斤力/厘米²,温度190℃,浸出时间3~4小时,钴的浸出率95~97%。浸出液除砷、铁、铜、钙等杂质后,加入液氨,使钴形成钴氨络合物,在高压釜内,用氢还原得到钴粉,操作压力50~55公斤力/厘米²,温度190℃。此法流程简单,回收率高,劳动条件好。铜钴矿提钴扎伊尔的卢伊卢厂( Luilu CobaltPlant)是世界上处理铜钴矿最大的钴厂。铜钴矿经选矿获得氧化精矿和硫化精矿。氧化精矿品位为:铜25%,钴1.5%;硫化精矿品位为:铜45%,钴2.5%。首先将硫化精矿在流态化焙烧炉内进行硫酸化焙烧,然后将焙砂和氧化精矿一起用铜电解废液浸出。氧化精矿中的钴主要呈三价氧化物形态,在硫酸中溶解度很小,但在铜电解废液中可由其中的亚铁离子将钴还原,溶于电解废液中,Co₃(不溶性) Fe₂→Co₂(可溶性)Fe₃。钴的浸出率可达95~96%。含钴和铜的浸出液用电解法析出铜,而钴和其他金属杂质留在溶液中。除杂质后,将溶液中的钴用石灰乳沉淀为氢氧化钴,再溶于硫酸中,得到高浓度的硫酸钴溶液,最后用不溶阳极电积金属钴。

参考资料:金属回收