有色金属及其氧化物中杂质元素的富集方法技术

本发明专利技术为一种有色金属及其氧化物中杂质元素的定量富集方法，将上述金属或其氧化物溶解后，加入金属镓２０毫克－２００毫克，用硝酸和盐酸混合酸溶解大部分镓，将杂质富集在剩余的镓中，弃去溶液，再用硝酸、盐酸混合酸将剩余的镓完全溶解，杂质富集后可采用任何一种测定手段测定。本法取样量可大可小，简便快速，不污染环境，不影响人类健康。方法准确可靠，灵敏度高，测定范围宽。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属中痕量杂质的富集方法。更确切地说是将有色金属或它们的氧化物溶解后，将其痕量杂质富集在金属镓中而与主体分离的富集方法。在现有的技术中是借助部分溶解主体而富集杂质的方法，由于仅在主体部分溶解的过程中，就富集了杂质，因此该富集方法手续简便，所用试剂量大大减少，空白值显著降低，同时可增大取样量，只要与一定的检测方法相匹配就能获得理想的分析结果。现有的检测方法有原子发射光谱法、分光光谱法、极谱法、原子吸收光谱法、无火焰原子吸收光谱法、ICP-原子荧光光谱法，ICP-原子发射光谱法。该富集法与萃取、离子交换、共沉淀等富集杂质的方法相比，具有简便、快速、经济、有效等优点，与挥发法相比，具有准确可靠的优点。关于部分溶解主体富集杂质这一领域的研究E.Jackwerth等人作了大量工作。他们先后分别对高纯汞、锌、镉、铝、镓、锰、进行了研究，并且采用了不同的检测方法测定了这些主体金属中被富集杂质的含量。国内专利文献87105895亦介绍了一种部分溶解金属镓，富集金属镓中杂质的方法。但是，E.Jackwerth等人的工作中，所采用的方法都是在主体金属的表面上覆盖一层汞膜，待主体金属部分溶解到一定量时，将溶液弃去，将带有汞膜的剩余的主体金属，溶于酸中，二价汞离子用甲醇还原成金属汞除去。例如，E.Jackwerch等人介绍了高纯锌中铋、镉、铅、镍、钴、锡、铊、铟、银、金、钯等杂质的富集方法。该富集法是将主体金属锌表面覆盖一层汞膜，置于盐酸中溶解，至主体金属锌的剩余量仅有几毫克为止，上述的杂质均富集在由汞膜所裹的剩余锌中。主体金属锌的取样量可达100克。加入汞的量为主体金属锌的1-5%。将带有汞的剩余的金属锌溶于硝酸中，再用甲醇将二价汞还原成金属汞。除去汞后，用上述不同的检测方法测定被富集的杂质。R.HoeHN，和E.Jackwerth介绍了高纯铝中铋、镉、镓、铟、铅、铊和锌等杂质的富集方法。该法也在主体金属铝上覆盖一薄层汞，后在盐酸中溶解，使主体铝的剩余量为几毫克，取主体金属铝的量为10-25克，痕量杂质被富集在剩余的主体铝中，痕量杂质的回收率大于95%，富集系数大约为103。上述已有技术的富集方法，由于在主体金属的表面上均覆盖一层金属汞膜，然后再用甲醇将二价汞还原成金属汞，将汞除去。而金属汞和甲醇都是剧毒品，危害操作人员的身体健康，污染环境，同时在取样前还需将主体金属在10吨压力机下，压制成紧密的块状，因而限制了这些方法的应用。本专利技术的目的就在于通过研究提出一种新的，无需使用汞、甲醇等剧毒试剂，避免对环境的污染和对人类健康的影响，便于进一步推广应用的且能简便快速定量富集多种有色金属及其氧化物中杂质元素的方法，富集杂质时，能使测定方法的空白值降低，提高测定方法的灵敏度。本专利技术是一种有色金属及其氧化物中杂质元素的定量富集方法，将被研究的主体有色金属及其氧化物根据它们的性质的差别，分别溶于酸、不同酸的混合物其中的一种试剂中，待主体有色金属及其氧化物溶解完全后，加入金属镓10毫克以上(包括10毫克)，加入硝酸和盐酸混合酸，加热使镓大部分溶解，所加入硝酸的浓度范围为0.20M-1.0M，盐酸的浓度范围为5.0M-12.0M，在镓的溶解过程中，杂质元素被富集在没有溶解的镓中，待大部分镓溶解后将溶液弃去，再加入少量硝酸和盐酸的混合酸，使剩余的镓完全溶解。所说的有色金属其电极电位小于金属镓的电极电位，被富集的杂质元素的电极电位大于金属镓的电极电位。为了便于下一步的用原子发射光谱溶液残渣法的测定，将剩余的金属镓完全溶解后，在盐酸介质中用异丙醚、乙醚、二氯乙醚、醋酸丁酯中任何一种小体积有机溶剂萃取除去镓为好，多种杂质元素被富集在水相中。为了更平稳而迅速地溶解镓，更好地富集杂质元素，溶解金属镓的盐酸浓度的范围以9M-12.0M为佳，硝酸的浓度范围为0.25M-0.5M为佳。有色金属及其氧化物可溶于盐酸或盐酸和硝酸的混酸中。亦可以溶于硫酸、磷酸及它们的混合酸中，例如有色金属锌可溶于6-7M盐酸和0.5-1.0M硝酸的混合酸中;金属铝可溶于11-12M盐酸和0.5-1.0M硝酸的混合酸中，有色金属及其氧化物溶解时，若溶解的速度缓慢可以加热加速溶解，例如溶解金属铝、金属锌时可以加热，控制溶解的温度在40-80℃的范围内为宜。有色金属及其氧化物的溶解方法是本领域所属技术人员所共知的。在富集有色金属及它们的氧化物中的杂质元素时，称取它们的试样量通常为0.1克到2克(视试样中含杂质元素的量而定)，杂质元素的含量太高，试样量还可取小于0.1克，杂质元素的含量甚低，可取大于2克的试样。加入金属镓的量一般为10毫克以上(包括10毫克)，但以加入20-200毫克为佳。溶解金属镓的盐酸或硝酸的浓度对多种元素杂质的富集有影响。随着盐酸浓度的增加，镓的电极电位向更负的方向移动，而随着硝酸浓度的增加，镓的电极电位向正值方向移动;当盐酸浓度大于5M，镓的电极电位随硝酸浓度的增加，变化幅度变小，为了有效地富集电极电位比镓的电极电位大，但大得不多的哪些杂质元素，增加盐酸的浓度是有利的，盐酸浓度为5M-12M，硝酸为0.20M-1.0M时，钯、铅、锡、铋、铜、银均能定量富集。镍在盐酸浓度为5M-12M，其硝酸浓度小于或等于0.5M时均能定量回收。若硝酸浓度大于0.5M时，镍的回收率明显偏低。当盐酸浓度为12M，硝酸浓度为0.5M时，铂、铟与上述其他元素均能定量富集，故盐酸的浓度范围以9.0M-12.0M，硝酸浓度范围以0.25M-0.5M为佳。在上述溶解金属镓的富集过程中，由于锌、铝等主体金属的电极电位比金属镓更负，因此锌、铝离子不会被还原到金属镓上，只有那些电极电位比金属镓的电极电位更正的杂质元素才会被还原到金属镓上，这已被中国专利文献申请号为87105895的实验所证实。而且对剩余的镓中锌、铝的量进行了测定。其结果是剩余金属镓中锌、铝的量<<1μg，这更充分证实了金属锌离子铝离子在富集过程中不会，也没有还原到金属镓上。在溶解金属镓时，为了加速其溶解，可以加热，溶解金属镓控制温度范围以60-90℃为好，使金属镓的剩余量以1mg-100mg为宜。萃取分离镓的酸度为6M-10M盐酸。所用的萃取溶剂为异丙醚、乙醚、二氯乙醚、醋酸丁酯中任何一种，以异丙醚为佳。萃取除镓后的水相，可用极谱法，原子吸收光谱法，无火焰原子吸收光谱法，ICP-原子萤光光谱法，ICP-原子发射光谱法，原子发射光谱法(粉末法)，原子发射光谱溶液残渣法进行测定，以原子发射光谱溶液残渣法为佳。若采用ICP-AES或ICP-AFS测定，可省去萃取镓的步骤，同时又可多富集二个元素铁和金。为检验富集分离的效果，本专利技术采用原子发射光谱溶液残渣法进行测定。萃取镓后，将水相放入10毫升的石英坩埚内蒸干，加入一滴硝酸三滴盐酸溶液溶解残渣。将残渣溶液用吸管移至一对电极头上(已予先滴有10微克钡，5微克钠)在红外灯下烘干，以备摄谱。按本领域所属普通技术人员均知的方法配制标准系列，按国标GB7345，12-84的光谱测定条件进行光谱测定，所用分析线对如表1所示。由绘制的乳剂特性曲线，把分析线对的黑度值核算成强度比的对数(Lg (Ia)/(Ii) )，以Lg (Ia)/(Ii) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有色金属及它们的氧化物中杂质元素的定量富集方法，将被研究的有色金属及它们的氧化物，根据它们的性质的差别分别溶解在酸、不同酸的混合物其中的一种试剂中，待主体有色金属及其氧化物溶解完全，本专利技术的特征是：〔１〕加入金属镓１０毫克以上（包括 １０毫克），加入硝酸和盐酸混合酸，加热使镓大部分溶解，所加入的硝酸的浓度范围为０．２０Ｍ－１．０Ｍ，盐酸的浓度范围为５．０Ｍ－１２．０Ｍ，〔２〕待大部分镓溶解后，将溶液弃去，〔３〕再加入少量硝酸和盐酸的混合酸，使剩余的镓完全溶解，〔 ４〕所说的有色金属的电极电位小于金属镓的电极电位，被富集的杂质元素的电极电位大于金属镓的电极电位。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家英，钟秀霞，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]