铝土矿样品分解方法和分析测试技术研究进展(2)

高压密闭法是将样品置于耐压密闭的容器中进行高温消解，在高温条件下，所加酸试剂挥发产生高压环境，样品比在常压环境下分解更加完全[19]。杨小丽等[20]采用硝酸-氢氟酸体系，在185℃下高压密闭消解24h，用硝酸蒸至近干赶氢氟酸，用稀硝酸在135℃下密闭复溶3h，测定了铝土矿中的Li、Sr、Ga、Nb、Ta、Zr和Hf。

高压密闭法酸用量相对较少，分解能力强，能克服敞开法不易完全分解的问题，易挥发的组分可定量保留在溶液中，但一般耗时较长，不太适于批量样品测定，此外高压密闭法还存在分解过程中易形成难溶性氟化物这一问题。文献研究发现当使用硝酸-氢氟酸的高压密闭法分解(Mg+Ca)/Al小于1的富含Al的样品时，经常会形成高氯酸冒烟也不能分解的AlF3沉淀物，导致Sr、Th和稀土等元素的损失[21-23]。针对这一问题，Takei等[21]和Cotta等[22]提出了一种“镁加入”方法，通过向富含Al的样品中添加MgO使得(Mg+Ca)/Al大于1再进行高压密闭分解，可有效抑制AlF3的形成。Zhang等[23]将“镁加入”高压密闭法应用于铝土矿样品的分解。样品中加入MgO粉末后用硝酸-氢氟酸高压密闭分解，有效抑制了AlF3的形成，实现了铝土矿中稀土等37个微量元素的测定；但同时发现添加大量MgO会导致某些过渡元素(V、Cr、Ni和Zn)的空白污染，且该法操作比较复杂，对于未知样品，MgO粉末的加入量也不易确定。Chen等[24]提出了一个比较简单的方法来解决难溶氟化物沉淀的问题，经实验发现，50mg样品在高压密闭分解过程中形成的氟化物沉淀，在190℃下高压密闭复溶2h即可分解，方法应用于辉绿岩、玄武岩、安山岩、花岗闪长岩等岩石标准物质，取得了较好效果，能否用于铝土矿样品还有待进一步研究。高压密闭法分解过程中形成难溶性氟化物的存在形式，各文献看法不一，有文献[23]认为是AlF3，也有文献[24]认为是复合物，如(Ca,Mg)F2、Al(OH,F)3等，这也有待进一步研究和确认。

1.2 熔融分解法

熔融分解法是用各种熔剂在高温下对试样进行熔融分解的方法。熔融分解法分解能力强，样品分解完全，操作相对方便，适于批量处理样品。

无水碳酸钠是分解硅酸盐样品的经典熔剂，但是不能使铝土矿分解完全，特别是一水硬铝石，需采用碳酸钠-硼酸或碳酸钠-四硼酸钠混合熔剂熔融[7]。氢氧化钠是分解铝土矿的有效熔剂[25-26]，但是对于含有刚玉的铝土矿，单用氢氧化钠或氢氧化钾熔融不能完全分解，必须加入少许过氧化钠[15]，或者采用过氧化钠[27-28]、偏硼酸锂[16]进行熔融。碱熔法虽然对样品分解比较完全，但是引入了大量的盐类，酸化提取后一般需高倍稀释，以减轻对测试仪器的影响[16]；试剂及坩埚带入的污染导致空白值高，对微量元素测定造成影响；偏硼酸锂熔融温度较高，形成的玻璃体难于提取和溶解[29]。

近年来，也有一些新的样品分解体系应用于铝土矿的分解。氟化铵或氟化氢铵是一种酸性的熔剂，沸点分别为260℃和239.5℃，比常用无机酸沸点高，允许在敞开容器中提高分解温度，从而使难溶矿物分解；还可以使用蒸馏法进行纯化，降低空白值，特别适合ICP-MS分析[30-31]。Zhang等[23]发现氟化铵或氟化氢铵敞开分解法在短时间内(5h)即可完全消解铝土矿样品。与高压密闭法不同，氟化铵或氟化氢铵消解时出现的沉淀或半透明物可通过高氯酸冒烟而有效地溶解，这可能是由于氟化铵或氟化氢铵的消解在低压环境下进行，可防止形成不溶性氟化物。氟化铵和氟化氢铵敞开分解法解决了敞开酸溶法样品分解不完全的问题，能抑制难溶性氟化物的产生，易于纯化，操作温度不高，比较适合于铝土矿及其他难溶地质样品的分解，值得进一步推广和应用。氟化氢钾也是一种酸性熔剂，熔点为239℃。文献[32]采用氟化氢钾和氟化钠(m∶m=3∶1)的混合熔剂，实现了铝土矿样品的完全分解，试液中溶解性总固体低于0.2%，可通过ICP-AES测定主次量成分，ICP-MS测定稀土元素。

2 测试技术

铝土矿的分析测试方法有滴定法、分光光度法、原子吸收光谱法(AAS)、ICP-AES、ICP-MS、XRF和LIBS等。滴定法、分光光度法和原子吸收光谱法等[33-35]准确可靠，设备价廉易得，但一般操作繁琐、试剂用量大、分析周期长。大型仪器分析方法可实现多元素同时测定、灵敏度高、检出限低、分析速度快。实验室可根据实际情况，从分析成本、检出限、样品通量等方面考虑选择合适方法。下面主要介绍一些大型仪器分析技术在铝土矿测定中的应用进展情况。

文章来源：《测试技术学报》 网址: http://www.csjsxbzz.cn/qikandaodu/2021/0119/469.html