一种包头混合稀土精矿中稀土磷酸盐含量快速测定的化学分析方法与流程

1.本发明涉及化学检测领域，尤其涉及一种包头混合稀土精矿中稀土磷酸盐含量快速测定的化学分析方法。


背景技术：

2.包头混合型稀土精矿是我国特有的以稀土、铁和铌为主的多金属共生矿，也是世界上罕见的稀土矿，其稀土储量占中国的83％，位居世界第一。包头混合稀土精矿因其成分复杂,处理方法不同于单一的氟碳铈矿和独居石。近年来,研究较多的精矿分解方法有:浓硫酸焙烧分解(低温焙烧分解和高温焙烧分解)、烧碱加热分解、烧碱液分解、纯碱焙烧分解、高温氧化分解等。虽然这些分解方法与其他类型稀土精矿的分解方法相同,但因精矿的组成、结构不同,所以工艺流程和工艺条件差异很大。目前,工业生产中主要采用第三代浓硫酸高温焙烧法分解。第三代浓硫酸高温焙烧法是将混合稀土精矿在内热式回转窑内750℃左右进行浓硫酸焙烧,采用水洗浸出,使用石灰中和水浸液,然后采用环烷酸或脂肪酸萃取转型得到混合稀土氯化物。硫酸高温焙烧法的最大特点是工艺流程短,消耗的化工原料较少,对精矿适应性强,但稀土精矿中的绝大部分社与硫酸反应生成难溶性的焦磷酸钍,f元素以hf气态的形式排入大气，浓硫酸在高温能分解出大量的含s酸性废气，且处理难度大,污染环境,因此人们一直在寻找新工艺以替代硫酸焙烧法。
3.目前，业内尚未建立关于包头混合稀土精矿中稀土磷酸盐的含量测定的化学分析方法的国家标准和行业标准。随着白云鄂博矿向深度开采，包头混合稀土精矿中稀土氟碳酸盐与稀土磷酸盐的比有较大的增强趋势，达到6.5:3.5，现用的分析方法为上世纪八十年代稀土研究院开发的稀土物相分析方法，精密度和稳定性均不能满足现阶段正在进行的稀土高效分离试验的检测需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种包头混合稀土精矿中稀土磷酸盐含量快速测定的化学分析方法，保持焙烧-酸浸的方式不变，对已有方法分析流程进行优化改进，更为合理的测定包头混合稀土中稀土磷酸盐的含量，使检测结果更加稳定、准确，为未来稀土清洁生产的试验阶段以及后续的工业化提供可靠支撑。
5.方法原理：试样以定铈法快速测定稀土氧化物总量，即以磷酸溶解，高氯酸将铈、锰氧化为四价铈、三价锰，5％硫酸介质中，用亚硝酸钠将三价锰还原为二价锰，以苯代邻氨基苯甲酸为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定铈(ⅳ)。因包头矿及其稀土产品中二氧化铈的含量约占总稀土氧化物的一半，为快速测定稀土氧化物的含量，测出二氧化铈的质量百分数乘以2即可。另取试样经高温焙烧，以饱和硼酸的盐酸溶液溶解，加双氧水还原二氧化铈，5％三乙醇胺掩蔽铁离子和铝离子，过滤分离，滤渣部分用定铈法测定稀土氧化物含量，即为磷酸稀土(以氧化物形式计)的含量。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.本发明一种包头混合稀土精矿中稀土磷酸盐含量快速测定的化学分析方法，包括如下步骤：
8.s1.稀土氧化物总量的快速测定
9.s11.将试样用磷酸和高氯酸加热溶解，硫酸亚铁铵标准溶液滴定；
10.s2.稀土磷酸盐的快速测定
11.s21.将试样高温灼烧至稀土氟碳酸盐分解；
12.s22.将灼烧后的试样加入盐酸介质的饱和硼酸溶液、过氧化氢和三乙醇胺，于沸水浴上保温，得到溶液1；
13.s23.将溶液1过滤分离，滤渣用磷酸和高氯酸加热溶解，硫酸亚铁铵标准溶液滴定。
14.进一步的，所述步骤s11具体包括：将试样置于锥形瓶中，磷酸于高温电炉上溶解，至大汽泡消失，试样基本溶解完全；加入高氯酸，加热至高氯酸白烟冒完，取下稍冷，加入硫酸溶液，流水冷却至室温；加尿素溶液，以亚硝酸钠溶液还原锰离子；以苯基邻氨基苯甲酸溶液为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至紫红色消失、橙黄色为终点。
15.进一步的，所述步骤s21具体包括：将试样放入磁舟中，于箱式电阻炉中灼烧至稀土氟碳酸盐完全分解，将磁舟及烧成物置于石棉板上，冷却。
16.进一步的，所述步骤s22具体包括：将步骤s21灼烧后的试样置于烧杯中，加入盐酸介质的饱和硼酸溶液、过氧化氢溶液和三乙醇胺溶液，于沸水浴上保温30-50min(优选40min)后取下，得到溶液1。
17.进一步的，所述步骤s23具体包括：溶液1取下，稍冷，用定性慢速滤纸过滤，以盐酸洗液洗涤烧杯和滤渣；将滤渣连同滤纸放入原烧杯中，加入磷酸、硝酸和高氯酸，于电炉上加热至高氯酸白烟冒完，取下稍冷，加稀硫酸溶液，流水冷却至室温，得到分析液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定。
18.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
19.1、建立更为合理的测定包头混合稀土中氟碳铈矿和独居石含量的方法，使检测结果精密度较好。
20.2、填补包头混合稀土精矿中稀土磷酸盐的含量测定的化学分析方法的国家标准和行业标准得空白，为下一步起草企业内部标准方法打下基础。
21.3、合理的测定包头混合稀土中稀土磷酸盐的含量，使检测结果更加稳定、准确，为未来稀土清洁生产的试验阶段以及后续的工业化提供可靠支撑。
附图说明
22.图1为本发明的流程图。
具体实施方式
23.本发明所述的包头混合稀土精矿中稀土磷酸盐含量快速测定的化学分析方法，包括以下步骤：
24.s1稀土氧化物总量的快速测定：
25.s11将试样用磷酸和高氯酸加热溶解，硫酸亚铁铵标准溶液滴定；
26.s2稀土磷酸盐的快速测定(以氧化物形式计)
27.s21将试样高温灼烧至稀土氟碳酸盐分解；
28.s22将灼烧后的试样加入盐酸介质的饱和硼酸溶液、过氧化氢和三乙醇胺，于沸水浴上保温40min，得到溶液1；
29.s23将溶液1过滤分离，滤渣用磷酸和高氯酸加热溶解，硫酸亚铁铵标准溶液滴定；
30.所述步骤s11包括：将试样置于锥形瓶中，磷酸于高温电炉上溶解，至大汽泡消失，试样基本溶解完全。加入高氯酸(或10～20滴)，加热至高氯酸白烟冒完，取下稍冷，加入硫酸溶液，流水冷却至室温。加尿素溶液，以亚硝酸钠溶液还原锰离子。以苯基邻氨基苯甲酸溶液为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至紫红色消失、橙黄色为终点。
31.所述步骤s21包括：将试样放入磁舟中，于箱式电阻炉中灼烧至稀土氟碳酸盐完全分解，将磁舟及烧成物置于石棉板上，冷却。
32.所述步骤s22包括：将步骤s21灼烧后的试样置于烧杯中，加入盐酸介质的饱和硼酸溶液、过氧化氢溶液和三乙醇胺溶液，于沸水浴上保温后取下，得到溶液1。
33.所述步骤s23包括：溶液1取下，稍冷，用定性慢速滤纸过滤，以盐酸洗液洗涤烧杯和滤渣。将滤渣连同滤纸放入原烧杯中，加入磷酸、硝酸和高氯酸，于电炉上加热至高氯酸白烟冒完，取下稍冷，加稀硫酸溶液，流水冷却至室温，得到分析液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定。
34.实施例1
35.如图1所示，结合本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
36.选用六个包头混合稀土精矿1
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，依据图1的方法流程进行试验，得出五个测定的结果，可求得平均值、标准偏差sd，相对标准偏差rsd，见下表1：
37.表1精密度实验结果
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表1表明，本发明的分析方法适用于包头混合稀土精矿，不受限于稀土磷酸盐含量范围。对于稀土磷酸盐含量较高的包头混合稀土精矿，检测结果精密度和稳定性非常好。
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对比焙烧-稀硫酸浸取法，即试样经700℃焙烧30min，用20％稀硫酸水浴浸取，六个包头混合稀土精矿1
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的精密度实验结果,见表2：
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表2 700℃焙烧-稀硫酸浸取法精密度实验结果
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表1和表2中两个方法的相对标准偏差(rsd)可见，本发明的分析方法可提高检测结果的精密度，尤其对稀土磷酸盐含量小于10％的包头混合稀土精矿效果尤为明显。
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以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。