Определение концентрации редкоземельных элементовв эвдиалитовом концентрате и продуктах его переработки атомно-эмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой

УДК 546.65

В. А. Юрченко, И. Р. Елизарова, О. В. Рыбалкина

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЭВДИАЛИТОВОМ КОНЦЕНТРАТЕ И ПРОДУКТАХ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ АТОМНО-ЭМИССИОННЫМ МЕТОДОМ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ

Аннотация

Рассмотрены методические аспекты анализа редкоземельных элементов в эвдиалитовом концентрате методом оптической атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Определена концентрация РЗЭ в образце эвдиалитового концентрата Ловозерского месторождения и продукте его переработки.

Ключевые слова:

эвдиалит, редкоземельные элементы, анализ.

V. A. Yurchenko, I. R. Elizarova, O. V. Rybalkina

DETERMINATION OF THE CONCENTRATION OF RARE-EARTH ELEMENTS IN THE EVDIALITE CONCENTRATE AND THE PRODUCTS OF ITS PROCESSING BY THE ATOMIC-EMISSION METHOD WITH INDUCTIVE RELATED PLASMA

Abstract

Methodical aspects of the rare-earth elements analysis in eudialyte concentrate by the method of optical atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma are considered. The concentration of REE in the sample of the eudialyte concentrate of the Lovozero deposit and in the product of its processing is determined.

Keywords:

eudialyte, rare earth elements, analysis.

Минеральные ресурсы Кольского региона отличаются значительным содержанием редкоземельных элементов (РЗЭ), в основном, входящих в состав лопарита, эвдиалита и апатита. Эвдиалитовый концентрат (ЭК) получают из эвдиалитовых руд Ловозерского месторождения. В Горном институте КНЦ РАН разработаны четыре варианта схемы обогащения эвдиалитовых руд с выделением эвдиалитового концентрата [1]. Его состав варьируется в зависимости от условий прилегания исходной руды к участкам, содержащим лопарит. На анализ в лабораторию химических и оптических методов анализа ИХТРЭМС КНЦ РАН поступал как ЭК, так и продукты его переработки.

Представленная работа отражает результаты развития метода АЭС-ИСП в ИХТРЭМС КНЦ РАН для химико-аналитического сопровождения развития кислотной технологии эвдиалитового концентрата.

Заказчиком анализа (лаборатория химии и технологии редкоземельного сырья ИХТРЭМС КНЦ РАН) в качестве аналитов был определен широкий перечень элементов, в том числе РЗЭ. Целью работы являлось определение методических аспектов анализа РЗЭ в эвдиалитовом концентрате методом оптической атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (Optima 8300, Perkin Elmer, США). Для достижения цели решались следующие задачи:

• выбор спектральных линий аналитов,

• определение метрологических параметров по результатам анализа ГСО,

• определение концентрации РЗЭ в образцах эвдиалитового концентрата и продуктах его переработки.

Государственных стандартных образцов эвдиалитового концентрата нет. Установление метрологических параметров анализа проводили с использованием ГСО апатитового концентрата (ГСО 2462-82).

Условия вскрытия образцов:

• навеска 50-100 мг,

• открытое кислотное вскрытие в стеклоуглеродных тиглях в смеси HF, H2SO4, HNO3, H2O2 или сплавлением с метаборатом лития.

• объем пробы переведенной в раствор 50-100 мл.

Была использована деионированная Н2О, концентрированная H2SO4 квалификации «ос.ч» и перегнанные кислоты из исходных HF, HNO3 квалификации «ос.ч.», метаборат лития квалификации «х.ч.». В качестве контрольного опыта и раствора для разбавления применялась 2 % HNO3.

Условия анализа:

• разбавление пробы, переведенной в раствор 1:5 - 1:50,

• мощность плазмы 1300 Вт,

• предварительная промывка системы ввода раствором пробы в течение 60 с, отмывка системы ввода после анализа каждой пробы 2 % раствором HNO3 40 - 120 с,

• контроль дрейфа аналитического сигнала и стабильности градуировочной характеристики по результатам анализа растворов градуирования,

• оперативный контроль точности анализа по стандартным растворам состава ионов РЗЭ

• три параллельных определения из двух навесок при двух различных разбавлениях одним оператором.

Выбор оптических линий проводили с использованием критериев:

• коэффициент линейной аппроксимации не менее 0.999,

• коррекция наложения пиков бланка, стандартного раствора и пробы,

• величина предела обнаружения, повторяемости, воспроизводимости и правильности.

Результаты анализа эвдиалитового концентрата и нерастворимого осадка кислотного выщелачивания ЭК (проба 18-0) и рассчитанные метрологические параметры АЭС-ИСП приведены в таблице 1.

Правильность анализа определяли как степень близости результатов измерений к принятому опорному значению, в качестве которого использовали аттестованные значения концентраций аналитов по сертификатам ГСО 2462-82 и результаты многократных определений методом МС-ИСП. Повторяемость (сходимость) оценена как степень близости друг к другу результатов измерений, полученных в течение короткого промежутка времени. Воспроизводимость результатов анализа рассчитана с учетом различного разбавления растворов проб. Для определения метрологических параметров использовали параметр RSD, полученный с помощью программного обеспечения спектрометра Optima.

Таблица 1. Результаты анализа эвдиалитового концентрата и осадка выщелачивания ЭК. Метрологические параметры определения РЗЭ методом АЭС-ИСП._

Элемент Ce Eu Gd La

X, нм 456,236 412,970 342,247 379,478

ПО (эксп.), мг/л 0,00082 0,00034 0,00088 0,0012

ПО (Perkin Elmer), мг/л 0,0015 0,0002 0,0009 0,0004

ПО

проба ЭК (АЭ-ИСП), % мас. 0,478 0,0209 0,0660 0,245

проба ЭК (МС-ИСП), % мас. 0,470 0,0199 0,0679 0,225

проба 18-0 АЭ-ИСП, % мас. 0,182 0,0136 0,0326 0,101

проба 18-0 МС-ИСП, % мас. 0,206 0,00397 0,0160 0,102

ГСО 2462-82 АЭ-ИСП, % мас. 0,30 0,00605 0,0140 0,20

ГСО 2462-82, % мас. (опорное значение) 0,29± 0,02 0,0050± 0,0010 0,019± 0,005 0,20± 0,03

Повторяемость, % 99,4 99,2 98,8 99,7

Воспроизводимость, % 99,2 98,7 98,0 99,5

Правильность, % 96,6 79,2 73,1 98,9

Допустимая правильность,% (не менее, по ОСТ 41-08-272-04) 85,7 70,0 74,6 80,4

Элемент Nd Sm Y

X, нм 430,358 388,529 371,029

ПО (эксп.), мг/л 0,0013 0,00030 0,0000258

ПО (Perkin Elmer), мг/л 0,002 0,002 0,0002

ПО

проба ЭК (АЭ-ИСП), % мас. 0,195 0,185 0,320

проба ЭК (МС-ИСП), % мас. 0,228 0,0610 0,330

проба 18-0 АЭ-ИСП, % мас. 0,125 0,0489 0,0625

проба 18-0 МС-ИСП, % мас. 0,0707 0,00138 0,0605

ГСО 2462-82 АЭ-ИСП, % мас. 0,0974 0,013 0,028

ГСО 2462-82, % мас. (опорное значение) 0,12± 0,01 0,018± 0,003 0,032± 0,004

Повторяемость, % 99,1 97,70 98,58

Воспроизводимость, % 98,3 96,7 97,82

Правильность, % 81,1 70,1 89,2

Допустимая правильность,% (не менее, по ОСТ 41-08-272-04) 81,0 70,0 74,6

Выводы

1. Выбраны спектральные линии для определения концентрации РЗЭ в эвдиалитовом концентрате методом АЭС-ИСП.

2. Определены метрологические параметры анализа с использованием ГСО 2462-82: предел обнаружения, правильность, повторяемость, воспроизводимость.

3. Показана прецизионность определения содержания РЗЭ двумя независимыми методами: АЭС-ИСП и МС-ИСП.

4. Определена концентрация РЗЭ в образце эвдиалитового концентрата Ловозерского месторождения, продукте его переработки (осадок после выщелачивания).

Литература

1. Найфонов Т.Б., Белобородов В.И., Захарова И.Б. и др. Разработка прогрессивной технологии обогащения эвдиалитовых руд // Обогащение руд. № 1. 1991.С. 15-17.

Сведения об авторах Юрченко Виктор Алексеевич,

студент 4курса, Апатитский филиал ФГБОУ ВО Мурманский государственный

технический университет

Россия, 184209, г. Апатиты, ул. Ферсмана, д. 50а

Эл. почта: vitek3997@yandex.ru

Елизарова Ирина Рудольфовна,

к.т.н., с.н.с. лаборатории химических и оптических методов анализа ИХТРЭМС КНЦ РАН Россия, 184209, г. Апатиты, Академгородок, 26а. Эл. почта: elizarir@chemy.kolasc.net.ru

Рыбалкина Ирина Рудольфовна,

к.т.н., с.н.с. лаборатория химических и оптических методов анализа ИХТРЭМС КНЦ РАН Россия, 184209, г. Апатиты, Академгородок, 26а. Эл. почта: elizarir@chemy.kolasc.net.ru

УДК 535:361:456.34:882 А. А. Яничев, А. А. Габаин

СТРУКТУРНЫЙ БЕСПОРЯДОК В КРИСТАЛЛАХ LiNbOз:Mg(5.1), LiNbOз:Mg(5.3), LiNbOз:Zn(4.5), LiNbOз:Mg(5.3):Fe(0.005) И ЕГО ПРОЯВЛЕНИЕ В КОМБИНАЦИОННОМ И ФОТОИНДУЦИРОВАННОМ РАССЕЯНИЯ СВЕТА

Аннотация

В данной работе исследованы спектры комбинационного рассеяния света (КРС) сильнолегированных катионами Mg, Zn и Fe монокристаллов ниобата лития (НЛ), полученных с использованием разных методов легирования. Показано, что в спектрах исследованных кристаллов присутствуют линии, соответствующие колебаниям А2-типа симметрии, запрещенные правилами отбора для пространственной группы . Данный факт может свидетельствовать о наличии в структуре сильнолегированных кристаллов микроструктур и кластеров, приводящих к локальным изменениям симметрии кристалла. Оптическая однородность кристаллов исследовалась по картинам фоторефрактивного рассеяния света (ФРРС).

Ключевые слова:

монокристалл ниобата лития, комбинационное рассеяние света, микроструктуры, фоторефрактивное рассеяние света.