摘要:以某地区铝土矿为例，分析了其地质状况与稀有矿物元素，并围绕该矿中稀有金属元素Li元素化学分析方法展开讨论，详细分析了Li元素的分离、测定，并介绍了Li元素化学分析步骤，有助于推动其在社会各个生产领域中的应用。
关键词:铝土矿，锂元素，化学分析
简介
我国幅员辽阔，矿产资源丰富，分布范围广，种类繁多，稀有金属元素丰富。这些稀有金属元素由于其特殊的性质，在原子能工业、电气工业和化学工业中具有重要的价值功能，因此加强稀有金属的分析和开采对我国社会经济发展具有重要意义。然而，稀有金属元素大多分布在岩石资源中，而且这些岩石矿山大多位于地形复杂的偏远地区，给稀有金属元素的调查分析带来了很大的挑战。有必要不断创新稀有金属的测定方法，以提高稀有金属元素调查分析的效率。因此，有必要对岩矿稀有金属元素的化学分析方法进行分析，使其准确度更高，希望能为岩矿勘查的实际工作提供些许帮助。
1矿区地质条件
以某地区铝土矿为例，该地区基底主要为上寒武统，盖层为盆地至中三叠世。不同时期的构造运动对该区铝土矿产生了很大的影响，逐渐形成了一系列褶皱和断裂，主要为北西向，这些构造非常发育，与铝土矿的分布密切相关。在二叠系茅口组古风化壳中，有大量沉积型铝土矿。在垂直方向上，有伴生的粘土层、黄铁矿层和煤层。大部分沿褶皱两翼产出，部分直接伪整合在茅口灰岩上。产状与地下室大致相同。厚度方面，由于基底的起伏，厚度也有变化，呈不均匀状。该区铝土矿层风化面颜色以灰黑色、深灰色为主，产出多为层状，下部构造为碎屑状，上部矿石质量较好。主要矿物为一水硬铝石，其次为三水铝石，并伴有黄铁矿、粘土矿物等硅质矿物，底部分布角砾岩矿石。岩溶作用的主要产物是堆积型铝土矿，主要产于上泥盆统荣县组至下部岩溶洼地和河谷中。岩溶洼地和山谷的基底主要是二叠系茅口组的碳酸盐岩，厚度从3米到15米不等，自下而上可分为三层。第一层位于底部，为粘土层，以紫红色为主，土质以粘土为主，局部有少量铝矾土和褐铁矿碎屑。第二层位于中间，是堆积的铝矾土层，颜色以土红色为主。土壤主要成分为铝矾土碎块、碎屑和粘土，含少量褐铁矿碎屑，圆度较差。第三层位于上部，为粘土层，颜色以红色或黄褐色为主，土为砂质粘土，含少量铝矾土和岩屑，顶部为腐殖质层。如图1所示。通过对该地区土壤样品的采集，发现该铝土矿富含稀有、稀散元素，主要有镓、硒、镉、碲、锂、铍、铪、铌等。本文对锂元素的含量进行了化学分析。
2岩石和矿物中稀有金属的化学分析& mdash& mdash& mdash以堆积型铝土矿为例
2.1分离锂元素
对于含锂元素的岩石和矿物，首先要从岩石和矿物中分离出锂元素，以测定其含量。对岩石和矿物中的锂进行预分离，以避免在化学分析过程中受其他因素的影响。大多数金属氯化物在同一有机溶剂中时，溶解度也不同，其中氯化锂的溶解度通常很大，因此可以利用溶解度不同的原理有效分离Li。例如，在戊醇中，氯化锂的溶解度为6.5g/100mL，而其他金属氯化物在堆积的铝土矿中的溶解度低于氯化锂(例如，Se2Cl2的溶解度为0.008g/100mL)，因此通过不同元素的溶解度差异，李灿被成功分离。
2.2测定方法
目前锂元素的主要测定方法是四硫酸锂称重法，即锂元素经过一系列复杂的转化，进一步转化为四硫酸锂。最后，通过测量四硫酸锂的重量来确定锂元素的含量。具体原理是:先用碳酸钙分解铝矿体样品中的氯化铵，除去钙元素后，得到大量金属氯化物(碱金属)的混合物。然后，蒸发该混合物以除去无水丙酮，然后向其中加入盐酸和硫酸溶剂，使得氯化锂转化为四氧化三锂。最后，通过称量四氧化三锂的重量来确定Li元素的含量。使用该方法时，需要多种试剂和化学品辅助，主要包括盐酸和硫酸(1∶1)的混合溶液、碳酸钙、氯化铵、草酸铵饱和溶液、氢氧化铵、碳酸铵饱和氢氧化钙饱和溶液。
2.3具体的化学分析步骤
首先选取铝矾土岩石样品，一般重量为0.5g，称取相同重量的氯化铵。然后将两种样品用研磨筒研磨至磨成细粉，再加入5g碳酸钙混合均匀。经过上述处理后，将混合粉末放入镍坩埚中，注意镍坩埚底部要覆盖一层碳酸钙，然后将镍坩埚放在有细孔的石棉板上低温加热10分钟，再高温加热至900℃左右，持续1小时左右。加热后，等待坩埚稍微冷却，加入一些热水，清洁镍坩埚壁，然后将混有热水的烧结块移入容量为200mL的烧杯中。如果发现烧结块在烧杯中很难被压碎，那么可以将其移到研磨缸中，在研磨缸中研磨成粉末，然后进行水处理，水处理的总量控制在50mL左右，然后加热煮沸，一般为15min。然后，将煮沸的液体过滤到另一个烧杯中。为了保证完全倒出，剩余的残渣水需要按照这个步骤反复操作两次以上，用饱和氢氧化钙饱和溶液冲洗。处理结束后，通过蒸发使液体容量保持在100毫升，然后分别加入氯化铵(0.5克)、浓氢氧化铵(2毫升)和沉淀钙的饱和碳酸铵溶液(25毫升)，将混合液加热煮沸5分钟，过滤，然后用热水沉淀至少5次，用蒸发皿收集滤液。液体蒸发后，燃烧。容器冷却后，用适量(约10毫升)热水冲洗容器。加入2 ml盐酸和硫酸(1 ∶ 1)的混合溶液，蒸发至干。此时剩下的混合氯化物是四氧化三锂。然后用小棍磨成粉末，再加入25mL无水丙酮和1滴浓盐酸，避免形成不溶于水的氢氧化锂，充分搅拌液体。静置沉淀后，用丙酮浸湿的滤纸收集滤液于立式熔融玻璃桶中，置于容器中(事先已做重量测试)，然后用丙酮洗涤沉淀至少三次。如果发现岩矿样品中钾、钠元素较多，可采取以下措施:先将沉淀物溶于少量水中，然后蒸干，再将剩余残渣研磨，研磨成粉末后再用丙酮反复处理。然后，蒸发混合滤液以除去残渣中的有机物质。冷却后，向湿氯化物中加入硫酸，然后继续蒸发，并加热以除去多余的硫酸。燃烧1分钟后，直到盐融化。冷却后，可以称量四氧化三锂。
3结论
随着地质勘探的不断发展，相应的稀有矿物化学分析技术也在不断应用，进一步提高了化学分析的准确性和快速性，有效提高了稀有和稀散元素的化学分析水平和质量，对我国矿产开发和经济水平提高具有重要意义。
引用:
[1]王红。岩石和矿物中稀有和分散元素的相关化学分析[J].科技与创新，2016 (15): 75。
胡家明。岩石和矿物中稀有和分散元素的化学分析[J].中国石油化工标准与质量，2013 (21): 25。
[3]于红玲。岩石和矿物中稀有和分散元素的相关化学分析[J].黑龙江科技信息，2014 (33): 43。
作者:许单位:陕西省地质勘查局213地质所
