＊鄧志偉 張守華 張友亮

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前言

釹鐵硼永磁材料作為目前磁性最強(qiáng)的材料，被廣泛應(yīng)用于電子、電力機(jī)械、醫(yī)療器械、玩具、包裝、五金機(jī)械、航天航空等領(lǐng)域[2]。其制備過程通過粉末冶金工藝，屬多孔材料，耐蝕性較差；電鍍作為提高釹鐵硼永磁材料耐蝕性的一個有效解決途徑，已被廣泛應(yīng)用于釹鐵硼表面處理工藝[3]。在電鍍前處理過程中，酸洗廢液含6～9g/L的稀土金屬離子被一同排放至污水處理站，不僅增加了污水處理壓力和成本，而且浪費(fèi)了昂貴、稀缺的稀土資源。

針對這一現(xiàn)狀，回收釹鐵硼電鍍酸洗廢液中的稀土元素已是本行業(yè)的常態(tài)化。本文通過電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[4-5]準(zhǔn)確測定草酸稀土沉淀中的稀土釹含量，探查酸洗廢液稀土回收的效果，達(dá)到節(jié)約資源，減排降本的目的。

1.實驗部分

(1)儀器及工作條件

馬弗爐（龍口市電爐制造廠）：型號SX2-16-12，功率16kW，電壓380V，額定溫度1200℃。

等離子體原子發(fā)射光譜儀（日本島津）：工作參數(shù)功率1200W；等離子氣流量14L/min；載氣流量0.7L/min；蠕動泵速率80rpm；積分時間40s。

(2)主要試劑

硝酸、草酸均為優(yōu)級純，實驗用水為超純水；

釹標(biāo)準(zhǔn)溶液1000μg/mL，由國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院生產(chǎn)；

釹標(biāo)準(zhǔn)使用溶液100mg/L：準(zhǔn)確量取10mL 1000mg/L釹標(biāo)準(zhǔn)液，溶于100mL容量瓶中，定容、搖勻；

25%的硝酸溶液（體積比）：準(zhǔn)確量取25mL優(yōu)級純的硝酸儲備液，溶于100mL容量瓶中，定容、搖勻；

10%草酸標(biāo)準(zhǔn)使用溶液：準(zhǔn)確稱取10g草酸晶體，溶于100mL容量瓶中，定容、搖勻。

(3)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

用100mg/L的釹標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，配置成釹濃度為0.0mg/L，0.2mg/L，0.4mg/L，0.8mg/L，1.0mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，介質(zhì)為5%的硝酸溶液。

(4)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

對1.3配置的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測定，以釹標(biāo)準(zhǔn)濃度為橫坐標(biāo)，釹元素相應(yīng)譜線的發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線。

(5)實驗方法

通過向永磁材料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸洗廢液加入草酸，形成草酸稀土沉淀。

草酸回收稀土釹元素的沉淀反應(yīng)：

草酸稀土沉淀的分解總反應(yīng)：

稱取0.1g草酸稀土沉淀于25mL坩堝中，放入高溫馬弗爐中于650～700℃煅燒2h，使草酸稀土沉淀充分分解為稀土氧化物，冷卻，加入適量硝酸儲備液使其完全溶解，然后移入1000mL容量瓶中，用去離子水定容至刻度，搖勻。用定量濾紙過濾，濾液直接用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行測定。隨同試驗做空白試驗。

(6)計算公式

根據(jù)公式（1）計算草酸稀土沉淀中釹的含量。

式中：w(Nd)為草酸稀土沉淀中釹的百分含量，%；d1為溶液中釹的質(zhì)量濃度，mg/L；d0為隨同試樣空白中釹的質(zhì)量濃度，mg/L；V為試液體積，L；m為試樣重量，g。

2.結(jié)果與討論

(1)熱處理溫度確定實驗

精確稱取a、b、c、d四份同一水平的草酸稀土沉淀（釹含量約13.5%）各0.1g，分別放入25mL的坩堝內(nèi)，按表1中的方法進(jìn)行操作，每種方法同時做3份平行樣，由式2計算結(jié)果偏差d。結(jié)果見表1。

表1 熱處理溫度的選擇

由表1可知，室溫下溶樣不完全，結(jié)果偏差較大；500℃烘烤2h，將草酸稀土沉淀部分分解，樣品沉淀大部分得到溶解，結(jié)果偏差得到優(yōu)化；700℃烘烤2h，草酸稀土沉淀得到充分分解，樣品溶解完全，結(jié)果偏差在5%以內(nèi)。本實驗選擇d方案進(jìn)行溶解樣品。

(2)分析譜線選擇

分析譜線選擇是否恰當(dāng)，直接影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性以及測定方法的可信度。分析譜線選擇的原則是所選譜線的檢出限低，靈敏度高，干擾元素少，干擾程度低，線性范圍寬，實際應(yīng)用好等[6]。根據(jù)ICP提供的波長、背景等效濃度、檢出限、信噪比、強(qiáng)度等參數(shù)，本實驗中釹元素的分析譜線選擇如下：釹406.109nm(2)，釹430.358nm(2)。

(3)檢出限、定量限及校準(zhǔn)曲線

對空白溶液連續(xù)測定11次，計算標(biāo)準(zhǔn)偏差s，以3s作為檢出限，10s作為定量限。檢出限為0.032mg/L，定量限為0.089mg/L，校準(zhǔn)曲線為Y=0.0124X-2.915，相關(guān)系數(shù)r為0.99999。

(4)回收率實驗

①準(zhǔn)確量取100mg/L釹標(biāo)準(zhǔn)使用溶液4份，編號為A0、A1、A2、A3，A0作為參照樣，A1、A2、A3用10%草酸標(biāo)準(zhǔn)使用液各100mL充分沉淀，靜止放置30min以上；

②將A1、A2、A3產(chǎn)生的沉淀分別過濾出來，然后按照1.5實驗方法分別高溫烘烤、溶解，然后定溶于100mL容量瓶內(nèi)，搖勻，靜止放置30min以上；

③將②中三份試樣分別用定量濾紙過濾，濾液直接用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行測定，平行測定11次，計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。隨同試驗A做參照。結(jié)果見表2。

表2 回收率實驗

3.結(jié)論

本文建立了以草酸稀土沉淀分解成稀土氧化物，用一定濃度的酸溶解氧化物，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測定其中釹含量的方法。此方法操作不僅簡單、快速，而且準(zhǔn)確，回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差滿足日常監(jiān)測要求。