鉑族元素是在全球都極度緊缺的礦物資源，對(duì)于各個(gè)國(guó)家而言都有十分重大的戰(zhàn)略意義。鉑族元素具有相當(dāng)多的特性，包括熔點(diǎn)高、強(qiáng)度大、極抗腐蝕性、穩(wěn)定的電熱性以及良好的催化活性等。鎳金屬跟鉑族金屬的屬性是比較類似的，這種特別屬性在現(xiàn)代化工業(yè)以及一些尖端技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中的需求廣泛存在，比方說(shuō)燃?xì)鉁u輪的制造以及高速飛行器等。除了我們所說(shuō)的這些屬性以外，鉑族元素還具有非常強(qiáng)的親硫性以及親鐵性，在巖石種類當(dāng)中包含著很高的鉑族元素。這種巖石的種類，一般來(lái)說(shuō)是基性巖或者是超基性巖，鉑族金屬會(huì)大量的存在于銅，鎳，硫化合物當(dāng)中，跟超基性以及基性巖有著非常密切關(guān)系的銅鎳硫化物礦床，其主要的出現(xiàn)形式主要包括鉑、鉛、錫化物，在和超基性巖相關(guān)的礦床當(dāng)中，大多數(shù)會(huì)以自然元素以及金屬互化物或者是硫化物的形式出現(xiàn)。專業(yè)領(lǐng)域?qū)＜液拖嚓P(guān)學(xué)者公認(rèn)，鉑族元素的分析是業(yè)界的一項(xiàng)難題，也是當(dāng)前面臨的重要研究課題。鉑族元素的分析普遍有兩個(gè)步驟，一個(gè)是分離富集，另一個(gè)是試樣消解，這兩個(gè)步驟都需要經(jīng)過(guò)一系列的物理化學(xué)反應(yīng)。在分析鉑族元素的過(guò)程中必須要通過(guò)足夠多的樣品來(lái)分解富集其中的鉑族元素，以達(dá)到克服塊金效應(yīng)的效果，只有這樣，才能夠保證最終的數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確度，同時(shí)具有良好的重現(xiàn)性。基于此，選擇適當(dāng)分離、富集的方法是準(zhǔn)確測(cè)定鉑族元素的關(guān)鍵。就目前來(lái)看，在針對(duì)于鉑族元素進(jìn)行分離富集的過(guò)程當(dāng)中，常用的幾種方法主要包括蒸餾法，沉淀分離法以及火試金法等等，其中在進(jìn)行樣品測(cè)定了過(guò)程當(dāng)中，火試金法是最為經(jīng)典的一種，針對(duì)于鉑族元素進(jìn)行分析的辦法，主要包括鉛試金、錫試金法等[1]。文章采用的锍鎳試金法開(kāi)始用以捕集鋨銥礦，后來(lái)證明可以適用于捕集6個(gè)鉑族元素。鎳锍試金法僅僅需要將試金的配料比例加以調(diào)整，就可以應(yīng)用于易溶的地質(zhì)樣品、一般礦石、難以分解的鉻鐵礦等各種類型的巖石樣品，并從中較為完好的分解與富集巖石樣品中的貴金屬元素。這一方法有一個(gè)良好的優(yōu)點(diǎn)，即是能夠富集巖石樣品中所有的鉑族元素，包括釕和鋨在內(nèi)，除此之外，使用該方法在滿足處理大量巖石樣品的需求之外，還能夠有效的克服“塊金效應(yīng)”，充分滿足鉑族元素分析的各項(xiàng)需求，和碲共沉淀結(jié)合可以極大提高鉑族元素的回收率。

2實(shí)驗(yàn)步驟分析

2.1儀器設(shè)備和工作條件

本次實(shí)驗(yàn)使用的主要儀器是四種，分別是賽默飛世爾科技(中國(guó))有限公司的ICAPQ型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，德國(guó)賽多利斯公司的BSA124S型電子天平，天津拓至明實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司的CTI461-35型智能電熱板以及長(zhǎng)沙科輝爐業(yè)科技有限公司的智能馬弗爐。其中ICAPQ型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的工作參數(shù)主要有ICP功率、設(shè)定值1350W，冷卻氣流量、設(shè)定值13.0L/min，輔助氣流量、設(shè)定值0.7L/min，霧化器流量、設(shè)定值0.80L/min，掃描次數(shù)、設(shè)定值50次，取樣錐孔徑、設(shè)定值1.0mm，截取錐孔徑、設(shè)定值0.7mm，跳峰，設(shè)定值3點(diǎn)/質(zhì)量，駐留時(shí)間、設(shè)定值50ms/點(diǎn)，測(cè)量時(shí)間、設(shè)定值50s。

2.2試金配料及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

本次實(shí)驗(yàn)的試劑配料主要有以下幾種，每種配料皆按照稱樣量10.0g計(jì)算，分別是硼砂35g、無(wú)水碳酸鈉25g、羰基鎳粉1.8g、鐵粉1.6g、硫磺粉1.5g、面粉1.5g、石英粉5g、硝酸鉀5g、氧化鎂1g。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：土壤國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物GBW07290，GBW07291。

2.3實(shí)驗(yàn)步驟

本次實(shí)驗(yàn)的所有取樣均精確至0.1g。首先在250mL的磨口瓶中裝入10.0g的試樣，將一袋锍鎳試金溶劑到入其中，充分混合均勻后，將磨口瓶試樣轉(zhuǎn)入試金坩堝中，并在加入少許的覆蓋劑于表面。待到試金爐的溫度達(dá)到950℃的高溫時(shí)，將試金坩堝放置其中，隨后將試金爐的爐門關(guān)閉，靜待20min，此時(shí)試金爐內(nèi)的溶劑將會(huì)產(chǎn)生劇烈的反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)極其強(qiáng)烈時(shí)將試金爐的爐門微微打開(kāi)，仔細(xì)觀察試金坩堝中溶劑的反應(yīng)，當(dāng)熔融體反應(yīng)不再劇烈時(shí)再次將爐門關(guān)閉。當(dāng)試金爐的爐內(nèi)溫度達(dá)到1150℃時(shí)，保持熔融1.5h之后從試金爐內(nèi)取出試金坩堝，并將溶解過(guò)后的物質(zhì)導(dǎo)入進(jìn)鑄鐵模具中，等到溶解物完全冷卻了之后把熔渣砸去，然后取出锍鎳扣放入到容量為250mL的燒杯里面，并且在其中加入60mL的水，一直到锍鎳扣變得松散了，再放入60mL的鹽酸，持續(xù)針對(duì)于燒杯進(jìn)行加熱處理，把燒杯當(dāng)中的物質(zhì)進(jìn)行溶解，使其能夠從渾濁變得越來(lái)越清亮，而且不再冒泡，之后保持30min微沸，把燒杯取下來(lái)，把表面和杯壁用清水清洗干凈，然后再放入0.5～1mL左右的碲共沉淀劑1～2mL的氯化亞錫溶液，最后把燒杯再進(jìn)行加熱，0.5h左右之后，燒杯內(nèi)的物質(zhì)出現(xiàn)了沉淀，再靜置幾個(gè)小時(shí)，讓沉淀能夠充分的聚攏在一起。然后利用濾膜來(lái)進(jìn)行負(fù)壓抽濾，使用1∶4的鹽酸和水進(jìn)行洗滌，把沉淀跟濾膜一同放到封閉容量器當(dāng)中，放入1～2.5mL左右的王水，放到100℃左右的電熱板上溶解兩個(gè)小時(shí)到3h左右，隨后將其冷卻完畢，轉(zhuǎn)入25mL的比色管，用水稀釋，搖晃均勻，等待進(jìn)行測(cè)試[2]。

2.4計(jì)算公式

此次實(shí)驗(yàn)的計(jì)算公式為：式中：ω為試樣中待測(cè)貴金屬元素的含量(ng/g)；ρ1為試樣中元素的濃度含量(ng/mL)；用表示；ρ0為空白試樣的濃度(ng/mL)；m為代表試樣的質(zhì)量(g)；V為定容體積(mL)。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1锍鎳試金配料中硫加入量的選擇锍鎳在通過(guò)試金方法富集的過(guò)程中主要的影響因素是樣品的基本組分和試金配料的配方及配比，這兩個(gè)因素決定著提取出锍扣質(zhì)量的好壞。鎳锍試金法在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要加入硫磺以避免造成貴金屬的流失與損失，當(dāng)然硫磺主要是用以替代還原劑和硫化劑，在使用時(shí)要注意適量加入，如果加入硫磺的含量過(guò)低，不能達(dá)到還原劑的效果，則會(huì)使得捕集劑鎳不能完全進(jìn)入锍扣，而如果硫磺的加入量過(guò)高，也會(huì)使其難以與溶劑相互溶解，并會(huì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生NiS2物質(zhì)，最終因無(wú)法溶解被過(guò)濾、分解，擾亂貴金屬元素測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。當(dāng)然，由于不同礦種所含元素有所不同，所以在相同的高溫條件下，礦種的氧化鎳與硫的反應(yīng)也各不相同。適當(dāng)硫元素的加入，能夠確保金屬硫化物的有效溶解，促使鎳元素全部溶于锍扣中，以保障鉑族元素的有效保留。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，不同的升華硫的加入量對(duì)鉑族元素有不同的影響[3]。當(dāng)升華硫加入0.5g時(shí)，此時(shí)的Ru、Rh、Pt、Pd、Os、Ir的值依次是8.65g、0.72g、4.25g、3.54g、6.89g、2.96g；當(dāng)升華硫加入1g時(shí)，此時(shí)的Ru、Rh、Pt、Pd、Os、Ir的值依次是12.23g、0.89g、5.13g、3.83g、8.11g、3.72g；當(dāng)升華硫加入1.5g時(shí)，此時(shí)的Ru、Rh、Pt、Pd、Os、Ir的值依次是14.30g、1.15g、6.06、4.38g、9.28g、4.05g；當(dāng)升華硫加入2.0g時(shí)，此時(shí)的Ru、Rh、Pt、Pd、Os、Ir的值依次是14.62g、1.25g、6.37g、4.62g、9.47g、4.21g；當(dāng)升華硫加入3.0g時(shí)，此時(shí)的Ru、Rh、Pt、Pd、Os、Ir的值依次是13.50g、0.87g、5.86g、4.14g、8.84g、3.74g；當(dāng)升華硫加入5.0g時(shí)，此時(shí)的Ru、Rh、Pt、Pd、Os、Ir的值依次是10.4g、0.72g、5.27g、3.79g、7.24g、3.26g。由此可見(jiàn)，當(dāng)升華硫加入的含量越多時(shí)，鉑族元素的回收率也會(huì)隨之增高。而當(dāng)升華硫的加入量在1g時(shí)，鉑族元素的回收率最高，但是，當(dāng)升華硫的含量超過(guò)2.5g時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致溶解劑的溶解難度增加，最終造成鉑族元素的損失。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)加入升華硫的量在1～2g時(shí)，鉑族元素的回收率比較理想[4]。

3.2锍鎳試金中硫化鐵含量的影響

對(duì)于一些含硫化物不多但是稱樣量較大的樣品，如超基性巖和硫化銅鎳礦原礦，這些樣品煉制成為鎳鐵硫扣是十分方便的。但是，類似硫化礦精礦這樣的含硫量高的樣品，最好是熔煉成為硫化鎳扣，就是指將樣品中的琉與氧化鎳發(fā)生反映，在這一個(gè)過(guò)程中不用再另外添加硫化鐵。但是，在一些樣品中，他們自身的稱樣量不是很大，所以硫化鐵可能很難進(jìn)入到硫扣中，一旦在熔渣中發(fā)現(xiàn)大量的硫化鐵就會(huì)對(duì)鉑族元素造成損失。在進(jìn)行對(duì)銅鎳硫化物種的鉑族元素進(jìn)行分析時(shí)，可以用FeS來(lái)代替部分硫磺，這樣就可以避免硫磺過(guò)剩，也可以減少在硫扣中形成過(guò)多的NiS2,也可以讓硫扣在水中自行粉化，防止因機(jī)械破碎而對(duì)貴金屬造成影響。

3.3锍鎳試金中高純鎳粉的選擇

在很多資料當(dāng)中都有所表明，硫化鎳或者是锍鎳都屬于非常重要的金屬捕集劑，在理論上可以捕獲96%的金屬，在熔煉硫化劑以及鎳的時(shí)候，會(huì)形成锍鎳，當(dāng)我們?cè)谶M(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中，捕集劑中就包含著非常高的貴金屬，這樣就會(huì)很容易形成很高的試劑空白，導(dǎo)致沒(méi)有辦法分析鉑族元素，只有在經(jīng)過(guò)復(fù)雜的純化之后，才能夠滿足測(cè)試的要求。在分析超痕量鉑族元素的時(shí)候，最為重要的一種制約的因素就是試劑空白，而試劑空白的主要的來(lái)源就是捕集劑當(dāng)中的鎳，這在很大程度上會(huì)影響到最終試樣的精準(zhǔn)度，同時(shí)也會(huì)對(duì)地質(zhì)樣品當(dāng)中的鉑族元素的準(zhǔn)確測(cè)試造成一定的影響。目前常用的前處理方式就是采用锍鎳試金，經(jīng)過(guò)锍鎳試金-碲共沉淀后得到的羰基鎳粉，它的試劑空白較低，可以直接用锍試金法對(duì)痕量鉑族元素進(jìn)行分析，這就可以解決方法檢出限過(guò)高的問(wèn)題，達(dá)到鉑族元素的分析要求[5]。

3.4準(zhǔn)確度與精密度

依據(jù)文章選取的方法，在按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBW07291稱取貴金屬進(jìn)行10次測(cè)定之后，按照分析的流程多方法進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度的試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中表明，各元素在相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差上均低于10%。Ru的第一次試驗(yàn)到第十次試驗(yàn)的數(shù)值是2.54g、2.71g、2.6g、2.43g、2.48g、2.6g、2.52g、2.62g、2.45g、2.45g，平均值是2.54g，推薦值是2.5g,RE值是1.60g，RSD值為3.59g；Rh的第1次到第10次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是4.20g、4.59g、4.38g、4.25g、4.43g、4.48g、4.36g、4.48g、4.22g、4.35g，平均值是4.37g，而推薦值則是4.3g，RE值是1.72g，RSD值為2.88g；Pt的第1次到第10次的試驗(yàn)結(jié)果是58.5g、60.7g、59.3g、60.4g、58.8g、59.2g、60.3g、61.4g、62.4g、60.5g，平均值是60.2g，而推薦值則是58.0g,RE值是3.71g,RSD值為2.02g；Pd的第1次到第10次的試驗(yàn)結(jié)果是63.4g、61.8g、59.0g、57.8g、60.2g、60.8g、60.0g、61.5g、58.5g、60.4g，平均值是60.3g，而推薦值則是60.0g，RE值是0.57g，RSD值為2.75g；Os的第1次到第10次的試驗(yàn)結(jié)果是2.49g、2.44g、2.59g、2.52g、2.66g、2.69g、2.62g、2.57g、2.52g、2.46g，平均值是2.56g，而推薦值則是2.40g，RE值是6.50g，RSD值為3.30g；而Ir的第1次到第10次的試驗(yàn)結(jié)果是4.74g、5.28g、4.93g、4.66g、4.78g、4.81g、4.86g、4.97g、4.88g、4.69g，平均值是4.86g，而推薦值則是4.70g，RE值是3.40g，RSD值為3.67g。在這一結(jié)果之中，可以看出樣品在測(cè)定值和推薦值兩個(gè)結(jié)果相符，沒(méi)有明顯的差異[6]。

4結(jié)語(yǔ)

鉑族元素主要從銅鎳硫化物礦物中提取，其用于的領(lǐng)域也對(duì)國(guó)家的戰(zhàn)略發(fā)展有極大的影響。文章通過(guò)采取锍鎳試金法的實(shí)驗(yàn)方法，利用先進(jìn)的儀器對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)鉑族元素的影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以期為我國(guó)的研究者提供參考。

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作者:楊昆 單位:廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì)