張燕萍

（江西省鎢與稀土產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江西 贛州 341000）

我國(guó)幅員遼闊，礦產(chǎn)以及其他自然能源儲(chǔ)量豐富，在相關(guān)生產(chǎn)過(guò)程中，時(shí)常會(huì)在原材料中發(fā)現(xiàn)一些稀土元素。稀土元素種類較多，此外，在我國(guó)稀土元素的儲(chǔ)藏量也較為豐富，在促進(jìn)相關(guān)工作部門的發(fā)展具有重要意義；稀土元素的種類和分布正如下圖元素周期表所示；在近些年來(lái)的我國(guó)稀土元素的產(chǎn)量在全球總產(chǎn)量的占比也如圖2 所示[1]。

圖1 元素周期表比例

例如在化肥生產(chǎn)、催化劑生產(chǎn)等方面均有著較大的應(yīng)用。隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，稀土元素經(jīng)過(guò)人們的加工和生產(chǎn)，通過(guò)各種方式被人們攝取。因此，對(duì)于稀土元素的檢測(cè)和預(yù)處理對(duì)于人們的日常生活的運(yùn)行方面來(lái)說(shuō)意義重大，同時(shí)有關(guān)乎著人們的身體健康與安全，有效推進(jìn)稀土元素的檢測(cè)和預(yù)處理研究是當(dāng)今時(shí)代相關(guān)工作部門的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容[2]。

圖2 2010 年～2019 年稀土占比全球比例總產(chǎn)值

1 稀土元素的檢測(cè)與預(yù)處理

在稀土元素的檢測(cè)和分析方面，主要可包括，稀土總量的分析、單一一種稀土檢測(cè)、稀土中雜質(zhì)的分析以及非稀土雜質(zhì)的檢測(cè)等。隨著時(shí)代的發(fā)展，相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)也營(yíng)運(yùn)而生，在檢測(cè)和分析方面已經(jīng)初步具備了幾十種不同的檢測(cè)方法。但隨著實(shí)際稀土元素的開(kāi)采過(guò)程和相關(guān)部門的發(fā)展要求，檢測(cè)分析的技術(shù)和方法同樣需要做到與時(shí)俱進(jìn)。在生產(chǎn)加工前期，對(duì)于原材料和加工產(chǎn)品在檢測(cè)與分析過(guò)程需要做到精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，高效處理數(shù)據(jù)內(nèi)容，保證預(yù)處理工作的正常開(kāi)展。以便得到更具價(jià)值的加工材料與加工方案。

正如上述，目前在我國(guó)稀土元素的檢測(cè)和預(yù)處理的實(shí)際工作進(jìn)程中，其檢測(cè)方法主要可分為ICP-MS 和 ICP-AES 兩種，其在具體的工作中占據(jù)著整個(gè)過(guò)程的半壁江山。若是溶解體系里含有氫氟酸，那么材料中的稀土元素就會(huì)與氫氟酸發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生氟化物沉淀。由于這些氟化物沉淀在具體的化工生產(chǎn)過(guò)程中有著較為消息的影響，且不利于正常工作的開(kāi)展和運(yùn)行。因此就需要對(duì)氟化物進(jìn)行必要的預(yù)處理，通過(guò)預(yù)處理來(lái)蒸發(fā)酸性物質(zhì)。能否選定出合適的消解體系與方法，在針對(duì)不同生產(chǎn)中的預(yù)處理具有重要意義。因此，就需要對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的分析[3]。

2 不同領(lǐng)域的預(yù)處理方法分析

2.1 土壤與沉積物

針對(duì)該領(lǐng)域的預(yù)處理方法主要可以分為堿性熔法和酸性分解法。兩者之間，前者具有操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，能夠使得元素之間的晶格被徹底破壞，同時(shí)對(duì)樣品數(shù)量的要求較高，為實(shí)現(xiàn)這種方法的檢測(cè)工作正常開(kāi)展往往需要采用大量的樣品數(shù)量，這樣一來(lái)就無(wú)形之中增添了檢測(cè)工作的復(fù)雜程度，進(jìn)而導(dǎo)致相對(duì)的空白值較高。而對(duì)于酸性分解法來(lái)說(shuō)，在土壤與沉積物預(yù)處理工作的開(kāi)展中，能夠有效的減少對(duì)樣品數(shù)量的應(yīng)用和要求。能夠在相當(dāng)程度上減少空白值，提升整體的檢測(cè)效率和經(jīng)濟(jì)效益。但其也具有一定的缺點(diǎn)，期不足就在于檢測(cè)環(huán)境由于受酸性條件的影響，容易對(duì)周圍設(shè)備產(chǎn)生一定程度上的腐蝕，因此就需要定期的更換檢測(cè)設(shè)備。以保證檢測(cè)工作和預(yù)處理的正常進(jìn)行。但綜合以上兩種檢測(cè)方案，三星溶解法在實(shí)際的土壤及沉淀物預(yù)處理方法中應(yīng)用的較多。其關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)就在于該種方法能夠有效的降低空白值、降低對(duì)樣品數(shù)量的硬性要求以及提升檢測(cè)效率。所以這種方法在實(shí)際檢測(cè)工作中就有著廣泛的應(yīng)用，進(jìn)而在一定程度上使得土壤及沉淀物中的雜質(zhì)有效地溶出。有學(xué)者使用混酸對(duì)消解體系可以達(dá)到的最佳效果進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明，在微波消解法條件下，采用氫氟酸、硝酸和高氯酸相結(jié)合的預(yù)處理方法能達(dá)到更好的效果。有學(xué)者使用硝酸進(jìn)行過(guò)夜預(yù)消解，過(guò)氧化氫和硝酸相結(jié)合的酸在低溫條件下對(duì)土壤進(jìn)行微波消解，能測(cè)出土壤當(dāng)中含有的重金屬及稀土元素，該方法無(wú)需對(duì)基體元素進(jìn)行分離，能直接用于測(cè)定，不僅操作簡(jiǎn)單，而且靈敏度很高，結(jié)果也真實(shí)準(zhǔn)確，可在大批量測(cè)定過(guò)程中使用。

2.2 水質(zhì)

飲用水是人們賴以生存的必然基礎(chǔ)。因此在水質(zhì)方面的稀土元素的預(yù)處理方法顯得尤為重要且事關(guān)民生。

根據(jù)我國(guó)多個(gè)水質(zhì)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)檢測(cè)數(shù)據(jù)和內(nèi)容顯示，對(duì)于過(guò)濾水中的稀土元素和懸浮物中的稀土元素相對(duì)比，過(guò)濾水中的稀土元素含量明顯較小。此外，在具體的加工過(guò)程當(dāng)中，硝酸溶液的應(yīng)用對(duì)其檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生的影響不大，對(duì)響應(yīng)信號(hào)的影響基本可以忽略。當(dāng)然，在硝酸溶液濃度逐漸提高過(guò)程當(dāng)中，隨著硝酸溶液體積分?jǐn)?shù)的增加，其空白值的指數(shù)也會(huì)隨之增加，與之有關(guān)的一系列反應(yīng)和參數(shù)也會(huì)隨之發(fā)生變化?？偟姆治龊捅容^經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在水質(zhì)處理過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于硝酸溶液的應(yīng)用，其濃度最佳情況是在2%左右。同時(shí)也是對(duì)水質(zhì)處理最優(yōu)化的稀土元素預(yù)處理方法。

有學(xué)者采用單、二磷酸酯相混合的螯合劑進(jìn)行萃取，采用其庚烷溶液，通過(guò)分離富集，確定天然水當(dāng)中稀土元素實(shí)際痕量，其檢出限為0.01ng/L～1.8ng/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在 5% 以內(nèi)，萃取回收率能達(dá)到 93% 以上。有學(xué)者對(duì)硝酸溶液酸度可能對(duì)測(cè)定結(jié)果造成的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，如果酸度為 1%～5%，則響應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生太大的變化，而當(dāng)酸度超過(guò) 10%時(shí)，響應(yīng)信號(hào)將由于硝酸體積分?jǐn)?shù)不斷增加而明顯升高，同時(shí)空白值也會(huì)變大，使基體效應(yīng)顯著增強(qiáng)，因此，最佳的酸度為 2%。根據(jù)以上研究成果可知，水中稀土元素預(yù)處理相比之下最為簡(jiǎn)單和便捷。

2.3 礦石中的稀土元素預(yù)處理方法

在礦石中，稀土元素的存在形式可分為多種，且稀土礦石的種類繁多，若對(duì)于礦物結(jié)構(gòu)難以了解，在通常情況下采用強(qiáng)酸、堿熔或是高壓條件消解法。采用不同預(yù)處理方法對(duì)稀土礦石進(jìn)行研究，研究結(jié)果顯示，如果礦石屬于離子吸附型稀土礦，那么堿熔法可以使用封閉壓力酸溶以及五酸敞開(kāi)酸溶進(jìn)行替代。如果晶格中存在離子形式的稀土，最適合進(jìn)行應(yīng)用的預(yù)處理方法為堿熔法。

3 保證稀土元素預(yù)處理方法正常開(kāi)展的建議

建立起科學(xué)完善的管理系統(tǒng)。擁有一套科學(xué)完善的管理制度，對(duì)于實(shí)現(xiàn)稀土元素檢測(cè)和預(yù)處理工作的正常運(yùn)行和開(kāi)展，具有著無(wú)可替代的作用。而對(duì)于該方面的工作管理，就應(yīng)該涉及到相關(guān)工作領(lǐng)域的全部過(guò)程，才能夠進(jìn)一步的解決稀土元素預(yù)處理方法的制定工作進(jìn)程中所面臨的風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題。為此就需要做到對(duì)該工作的運(yùn)營(yíng)原則、工作范疇和人員安排做到有機(jī)統(tǒng)一與規(guī)范。

提升相關(guān)人員的專業(yè)素養(yǎng)和能力。為實(shí)現(xiàn)稀土元素的檢測(cè)工作的正常運(yùn)行，需要專業(yè)工作人員作為工作的基礎(chǔ)，提高相關(guān)職能部門的執(zhí)行力度，要實(shí)現(xiàn)能夠?qū)z測(cè)工作進(jìn)行及時(shí)有效的管理和優(yōu)化，對(duì)此就需要提高工作人員的工作態(tài)度，建立起完善的人員管理制度，優(yōu)化各方面的資源配置，逐步的改善和加強(qiáng)對(duì)相關(guān)元素的監(jiān)測(cè)和處理，健全工作的管理，設(shè)計(jì)合理的管控機(jī)制，以降低安全隱患規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)

優(yōu)化具體生產(chǎn)過(guò)程。在具體的分析工作中加入相關(guān)化學(xué)藥劑時(shí)，首先需要保證相關(guān)安全問(wèn)題，避免發(fā)生危險(xiǎn)性的爆炸和燃燒現(xiàn)象，同時(shí)更需要注意加入的相關(guān)化學(xué)藥劑要同稀土元素的含量、組成成分、含水量和內(nèi)部環(huán)境所協(xié)調(diào)，保證測(cè)定實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定的化學(xué)環(huán)境。

提高技術(shù)生產(chǎn)效率，節(jié)約能源。為實(shí)現(xiàn)稀土元素檢測(cè)工作正常有序的開(kāi)展就需要稀土元素工作部門能夠提升對(duì)相關(guān)先進(jìn)技術(shù)的利用率，創(chuàng)新型發(fā)展。通過(guò)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，以此提高對(duì)化學(xué)能源的利用率。加大對(duì)相關(guān)工作人員工作實(shí)踐能力的培養(yǎng)力度，在對(duì)一些自然能源能夠進(jìn)行有效的加工和利用，同時(shí)對(duì)相關(guān)設(shè)備和管理制度進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到完善工作結(jié)構(gòu)、提升工作效率、避免不必要的能源損失的工作意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在稀土元素的檢測(cè)和預(yù)處理方法探索階段。需要相關(guān)職能部門與工作人員建立起自身的專業(yè)素養(yǎng)，逐步完善各個(gè)領(lǐng)域的稀土元素的檢測(cè)和預(yù)處理方法，以促進(jìn)稀土元素預(yù)處理工作的正常有序以及高效的開(kāi)展。充分做好化工生產(chǎn)的前期準(zhǔn)備工作，完備檢測(cè)和預(yù)處理方法，推進(jìn)稀土元素預(yù)處理工作的有序高效開(kāi)展。