高压消解－电感耦合等离子体质谱法测定铌钽矿石中铌钽含量

中国是稀土大国，资源丰富，稀土矿物埋藏量居世界首位，而铌钽矿物埋藏量也居世界前列 。铌和钽在地壳中则较比稀少，铌的地壳克拉克值为0.002 %，钽为铌的1/10，即0.0002 %，系稀有金属。钽铌原矿中钽、铌含量传统的分析方法是采用化学色层光度法进行测定。由于钽、铌化学性质相似，因此该方法在测定过程中两元素间相互干扰，需要进 行分离后测定，传统方法分析流程长，且容易沾污,存在很大的问题。近年来电感耦合等离子质谱法得到广泛应用，该方法快速、稳定，适合批量样品及多元素同时检测的优势愈加突出。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪；

氢氟酸，微电子级；

硝酸，微电子级；

酒石酸，分析纯；

铌、钽标准储备溶液购自国家标准物质研究中心，100 μg/mL；

二次纯水（电阻率＞18 MΩ·cm）。

1.2 标准曲线配制

将混合标准溶液用含5% 酒石酸的5% 硝酸溶液逐级稀释至1 000 ng/mL，500 ng/mL、200 ng/mL、 100 ng/mL、50 ng/mL、20ng/mL、10ng/mL作为标准曲线。

内标溶液：ρ（Rh）=10ng/mL，2% 硝酸介质。

仪器条件见表1。

1.3 实验

准确称取0.0500g（±0.0005g）样品于聚四氟乙烯内胆中，加入0.5mLHNO₃和1mLHF，将内胆放入不锈钢套中，拧紧，置于烘箱中，升温至190℃。48小时后取出，冷却至室温，取出内胆，将内胆于150℃电热板蒸干。加入1mLHNO₃，继续蒸干，重复此步骤一次。加入5 mL（1+1）HNO₃和0.1g酒石酸。将内胆放入钢套，置于烘箱中，升温至130℃。3小时后取出，冷却至室温。用5%酒石酸溶液提取，转移至50mL容量瓶中，摇匀，待测。

2 结果与讨论

2.1 实验条件的筛选

本文实验了24小时，36小时，48小时对样品进行消解，24小时与36小时消解的样品均有少量残渣， 消解48小时则溶液澄清透明，无残渣，所以本文采用48小时消解样品。 本文采用170℃、190℃消解标准物质 GBW 07103、GBW07104，将测试结果与标准物质的标准值对比，190℃的测试结果在允许误差范围之内，170℃的结果则超出允许误差范围。所以确定了消解温度为190℃。 酒石酸与铌和钽可以形成稳定络合物的特点，具有抑制Nb、Ta元素水解的作用，本实验中分别用 1%、5%、10%的酒石酸溶液提取样品，测试结果显示1%酒石酸溶液的铌、钽含量低于5%与10%酒石酸溶液的含量，因此本方法采用5%的酒石酸溶液提取样品。

2.2 同位素、干扰和内标的选择

使用ICP-MS测定时，应该选择丰度较大而且干扰小的同位素。对于Nb、Ta两元素来讲，⁹³Nb 为无质谱干扰的同位素，Ta同位素包括¹⁸¹Ta和¹⁸⁰Ta，相对丰度分别为99.988%和0.012%。尽管¹⁸¹Ta 受¹⁶⁵Ho¹⁶O 的干扰，但由于其丰度太低，灵敏度很差，因此Ta的测定同位素选择¹⁸¹Ta。 ICP-MS中非质谱型干扰（即基体效应）常表现为空间电荷和电离抑制效应，产生的原因是试液中存在大量溶解的基体元素，特别是基体复杂的地球化学样品。对Nb、Ta的分析，通过实验确立了样品稀释倍数为1 000，选择¹⁰³Rh作为内标校正⁹³Nb，¹⁸⁵Re 作为内标，由此校正¹⁸¹Ta校正基体效应获得了可靠的分析结果。

2.3 加标回收率

按照实验方法对钽矿石样品进行处理，同时加入一定量的标准溶液并测定，各元素的回收率在 99.1%～102.5%之间，见表2。

2.4 方法精密度、准确度

选用钽矿石国家一级标准物质 GBW07154 和 GBW07155，按本文方法处理，在上述选定的仪器条件下进行测试，分析结果与标准值进行比较。并对上述标准物质按本文方法前后独立共做了12次分析，计算其精密度。测定结果、方法准确度和精密度见表3。

我们选取了4个未知的铌钽矿石样品，分别用传统的高压密闭法、本文建立的方法以及过氧化钠碱融方法对样品进行处理，并测试结果，检测结果见表4。

此结果中可以看出，本文建立的消解方法与过氧化钠碱融方法均可很好的溶解样品，并获得准确结果。但当元素含量超过1000μg/g时，本文建立方法的消解效果就不如过氧化钠碱融的效果好，故而本方法适用于含量低于1000μg/g的铌钽矿分析。

2.5 方法检出限

按照确定的实验方法和条件，处理空白溶液12份，上机测定，以空白溶液标准偏差的3倍作为方法的检出限，各元素的检出限见表5。

3结论

建立了高压消解－电感耦合等离子体质谱法测定钽矿石中铌和钽含量的方法，经标准物质验证，获得了满意的结果。

关于我们

上海美析仪器公司简介

上海美析仪器有限公司(以下简称美析)，是一家具有自主知识产权的高新技术企业，美析的创业理念“科技——因你改变”，并以此为企业宗旨，不断探究、果敢创新。特别是在分析测试仪器领域，不断开发出先进的产品，使美析成为优质仪器资源的供应者。

美析主营光谱类仪器可见分光光度计、紫外可见分光光度计、原子吸收光谱仪、超微量分光光度计、原子荧光光度计、ICP 电感耦合等离子体发射光谱仪、ICP 电感耦合等离子体质谱仪，目前，我们的产品已广泛应用于有机化学、无机化学、生物化学、医药、环保、冶金、石油、农业等领域。同时美析利用在产品机械结构、光学设计、电气应用和软件开发方面积累的丰富经验，结合市场的蕞薪实际需求，近期将陆续推出一批荃薪的分析类仪器。美析的总部及生产基地设在上海，营销中心设在北京，并在江苏、上海、山东三地建有研发基地。为充分利用各地的智力资源，美析与国内外的部分科研单位也进行了深层次的科研合作，不断将科研成果转化为生产力。为更好的服务于广大客户，美析仪器国内设有 12家办事机构，度身定制符合您需求的应用解决方案，提高产品的附加值。在不断服务国内用户的同时，美析也与 20 多个国家的分销机构建立了深度的战略合作关系。