GBT 40795.2-2021 鑭鈰金屬及其化合物化學分析方法 第2部分：稀土量的測定

鑭鈰金屬及其化合物化學分析方法第2部分：稀土量的測定I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T40795《鑭鈰金屬及其化合物化學分析方法》的第2部分。GB/T40795已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：鈰量的測定硫酸亞鐵銨滴定法。——第2部分：稀土量的測定。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由全國稀土標準化技術(shù)委員會(SAC/TC229)提出并歸口。本文件起草單位：中國北方稀土(集團)高科技股份有限公司、包頭稀土研究院、包頭華美稀土高科有限公司、國標(北京)檢驗認證有限公司、贛州晨光稀土新材料股份有限公司、廣東珠江稀土有限公司、鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司、中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司、樂山有研稀土新材料有限公司。本文件主要起草人：曹俊杰、李淑萍、都業(yè)儉、于亞輝、劉丹娜、薛建萍、劉志宏、田佳、施意華、Ⅱ鑭鈰金屬及其化合物系列產(chǎn)品目前在國內(nèi)市場上占有較大的份額，國際貿(mào)易的需求量也很大，未來市場需求仍有望進一步增長。鑭鈰金屬是生產(chǎn)鎳氫電池所用的稀土儲氫合金的主要原料，隨著新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，以鑭鈰金屬代替金屬鈰用于稀土儲氫合金的生產(chǎn)已經(jīng)成為一種趨勢。同時，鑭鈰化合物產(chǎn)品是產(chǎn)量最大的稀土產(chǎn)品，主要用于新型拋光粉、石油催化裂化劑等生產(chǎn)。建立鑭鈰金屬及其化合物中鈰量、稀土量的測定方法，可滿足相關(guān)生產(chǎn)和貿(mào)易的基本需求，規(guī)范相關(guān)產(chǎn)品的檢測流程，給出精密度要求，從而提高檢測數(shù)據(jù)的可比性，減少供需雙方關(guān)于檢測結(jié)果的糾紛，也有利于規(guī)范相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)《鑭鈰金屬及其化合物化學分析方法》由兩個部分組成?！?部分：鈰量的測定硫酸亞鐵銨滴定法；——第2部分：稀土量的測定。兩個部分之間，針對鈰量的檢測是重疊的。第1部分，以硫酸亞鐵銨滴定法測定鑭鈰金屬及其化合物中鈰含量，適用于較高含量的鈰或氧化鈰量的測定；第2部分，以ICP-OES方法，先測定稀土雜質(zhì)量，然后以差減法測定鑭、鈰量，稀土雜質(zhì)元素分析下限低，便于全面了解、追蹤鑭鈰金屬及其化合物系列產(chǎn)品中各稀土元素量的分布。當兩個部分針對鈰量測定范圍重疊時，考慮到硫酸亞鐵銨滴定法精度較高，仲裁方法宜選擇該方法。1鑭鈰金屬及其化合物化學分析方法第2部分：稀土量的測定1范圍本文件規(guī)定了鑭鈰金屬及其化合物中稀土量的測定方法。本文件適用于鑭鈰金屬、氧化鑭鈰、碳酸鑭鈰、氯化鑭鈰中各稀土量的測定，測定范圍見表1。表1測定范圍試料測定范圍(質(zhì)量分數(shù))%氧化鑭氧化鈰氧化鐠、氧化釹、氧化釤(各量)氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化鈥、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿、氧化镥、氧化釔(各量)鑭鈰金屬0.0040～0.500.0020～0.50氧化鑭鈰碳酸鑭鈰氯化鑭鈰注：鑭鈰金屬的測定范圍與氧化鑭鈰、碳酸鑭鈰和氯化鑭鈰測量范圍中各相應稀土氧化物的質(zhì)量分數(shù)相同，以稀土元素質(zhì)量分數(shù)計。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定3術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。4方法原理試料以硝酸溶解，在稀硝酸介質(zhì)中，以氬等離子體光源激發(fā)，進行光譜測定，其中除鑭、鈰外的其他各稀土元素的含量采用基體匹配法測定，計算其總含量，隨后用差減法計算鑭、鈰總含量，再用歸一法分別計算鑭、鈰的含量。25試劑除非另有說明，在分析中僅使用確認為優(yōu)級純及以上試劑和蒸餾水或去離子水或相當純度的水。5.1硝酸(p=1.42g/mL)。5.2過氧化氫(30%)。5.3硝酸(1+1)。5.4硝酸(1+19)。5.5鑭鈰標準貯存溶液I:稱取1.0000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鑭[w(REO)>99.5%,w(La?O?/REO)>99.999%]和4.0000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鈰[w(REO)>99.5%,w(CeO?/REO)>99.999%],置于200mL燒杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL過氧化氫(5.2),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含50mg氧化鑭鈰。5.6鑭鈰標準貯存溶液Ⅱ:稱取1.2500g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鑭[w(REO)>99.5%,w(La?O?/REO)>99.999%]和3.7500g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鈰[w(REO)>99.5%,w(CeO?/REO)>99.999%],置于200mL燒杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL過氧化氫(5.2),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含50mg氧化鑭鈰。5.7鑭鈰標準貯存溶液Ⅲ:稱取1.5000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鑭[w(REO)>99.5%,w(La?O?/REO)>99.999%]和3.5000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鈰[w(REO)>99.5%,w(CeO?/REO)>99.999%]置于200mL燒杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL過氧化氫(5.2),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含50mg氧化鑭鈰。5.8鑭鈰標準貯存溶液IN:稱取1.7500g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鑭[w(REO)>99.5%,w(La?O?/REO)>99.999%]和3.2500g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鈰[w(REO)>99.5%,w(CeO?/REO)>99.999%],置于200mL燒杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL過氧化氫(5.2),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含50mg氧化鑭鈰。5.9鑭鈰標準貯存溶液V:稱取2.0000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鑭[w(REO)>99.5%,w(La?O?/REO)>99.999%]和3.0000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鈰[w(REO)>99.5%,w(CeO?/REO)>99.999%],置于200mL燒杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL過氧化氫(5.2),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含50mg氧化鑭鈰。5.10鑭鈰標準貯存溶液VI:稱取2.2500g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鑭[w(REO)>99.5%,w(La?O?/REO)>99.999%]和2.7500g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鈰[w(REO)>99.5%,w(CeO?/REO)>99.999%],置于200mL燒杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL過氧化氫(5.2),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含50mg氧化鑭鈰。5.11氧化鐠標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鐠[w(REO)>99.5%,w(Pr;O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化鐠。5.12氧化釹標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化釹[w(REO)>99.5%,w(Nd?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化釹。5.13氧化釤標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化釤[w(REO)>99.5%,w(Sm?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此5.14氧化銪標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化銪[w(REO)>99.5%,w(Eu?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入3100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化銪。5.15氧化釓標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化釓[w(REO)>99.5%,w(Gd?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化釓。5.16氧化鋱標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鋱[w(REO)>99.5%,w(Tb?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化鋱。5.17氧化鏑標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鏑[w(REO)>99.5%,w(Dy?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化鏑。5.18氧化鈥標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鈥[w(REO)>99.5%,w(Ho?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化鈥。5.19氧化鉺標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鉺[w(REO)>99.5%,w(Er?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化鉺。5.20氧化銩標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化銩[w(REO)>99.5%,w(Tm?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化銩。5.21氧化鐿標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化鐿[w(REO)>99.5%,w(Yb?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化鐿。5.22氧化镥標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化镥[w(REO)>99.5%,w(Lu?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化镥。5.23氧化釔標準溶液：稱取0.1000g經(jīng)950℃灼燒1h的氧化釔[w(REO)>99.5%,w(Y?O?/REO)>99.999%]于100mL燒杯中，加10mL硝酸(5.3),低溫加熱至溶解完全，冷卻至室溫后移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含1mg氧化釔。5.24混合稀土標準溶液：分別移取5.00mL單一稀土標準溶液(5.11～5.23)于100mL容量瓶中，補加2mL硝酸(5.3),以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含各單一稀土氧化物分別為50μg。再將此溶液稀釋成1mL含各單一稀土氧化物分別為1μg的標準溶液。5.25氬氣(體積分數(shù)≥99.99%)。6儀器設(shè)備電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。在儀器最佳工作條件下，凡達到下列指標者均可使用：——分辨率小于0.006nm(200nm處),波長范圍200nm～800nm;——精密度：用1.0μg/mL的銅標準溶液測量發(fā)射強度10次，其相對標準偏差不超過2.0%; 氬等離子體光源。7樣品7.1鑭鈰金屬樣品的制備：試樣應去掉表面氧化層，取樣后，立即稱量。47.2氧化鑭鈰樣品的制備：試樣于105℃烘1h,置于干燥器中，冷卻至室溫，立即稱量，不同樣品的稱量方式如下：a)原樣測定稀土量：直接稱??；b)烘干處理后測定稀土量：試樣于105℃烘1h,置于干燥器中，冷卻至室溫，立即稱量。7.3碳酸鑭鈰樣品的制備：試樣開封后立即稱量。7.4氯化鑭鈰樣品的制備：將試樣破碎(過程中注意防潮),迅速置于稱量瓶中，立即稱量。8試驗步驟8.1試料按表2準確稱取試料，精確至0.0001g。表2試料量單位為克試料試樣量鑭鈰金屬2.00氧化鑭鈰0.25碳酸鑭鈰、氯化鑭鈰2.008.2平行試驗平行做兩份試驗。8.3空白試驗隨同試料做空白試驗。8.4.1分析試液的制備8.4.1.1將試料(8.1)中的氧化鑭鈰樣品置于100mL燒杯中，加入少量水和5mL硝酸(5.3),并滴加過氧化氫(5.2),加熱至溶解完全，冷卻后移入50mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻待測。8.4.1.2將試料(8.1)中的鑭鈰金屬、碳酸鑭鈰、氯化鑭鈰樣品分別置于200mL燒杯中，加入少量水和10mL硝酸(5.3),加熱至溶解完全[必要時滴加過氧化氫(5.2)助溶],蒸發(fā)至近干，冷卻后移入50mL8.4.1.3按照試料(8.4.1.2)中所含氧化稀土總量，分取一定體積試液于25mL容量瓶中，以硝酸(5.4)稀釋至刻度，混勻，使得試液中稀土總量約為5mg/mL,待測。8.4.1.4按照試料(8.4.1.1、8.4.酸(5.4)稀釋至刻度，混勻，使得試液中稀土總量約為0.2mg/mL,待測。8.4.2系列標準溶液的配制8.4.2.1鑭鈰系列標準溶液配制移取各貯存溶液(5.5～5.10)1.00mL于6個250mL容量瓶中，用硝酸(5.4)稀釋至刻度，混勻，配5制成系列標準溶液，系列標準溶液質(zhì)量濃度見表3。表3鑭鈰系列標準溶液濃度單位為微克每毫升標液標號氧化鑭質(zhì)量濃度氧化鈰質(zhì)量濃度1234568.4.2.2稀土雜質(zhì)系列標準溶液配制將鑭鈰標準貯存溶液IV(5.8)和混合稀土標準溶液(5.24)按表4分別移入6個50mL容量瓶中，加入1mL硝酸(5.3),以水稀釋至刻度，混勻，制得系列標準溶液。表4系列標準溶液濃度單位為微克每毫升標液標號各稀土質(zhì)量濃度氧化鑭氧化鈰氧化鐠氧化釹氧化釤氧化銪氧化釓氧化鋱00000023456標液標號各稀土質(zhì)量濃度氧化鏑氧化鈥氧化鉺氧化銩氧化鐿氧化镥氧化釔10000000—234568.4.3工作曲線的繪制與測定8.4.3.1推薦分析線見表5。6GB/T40795.2—2021表5推薦分析線單位為納米元素分析線元素分析線413.765,446.021,456.236410.075,422.532,414.314Y8.4.3.2在選定的儀器工作條件下，依次測定系列標準溶液(8.4.2.2)中待測元素的信號強度。以標準溶液中測定元素的質(zhì)量濃度為橫坐標，發(fā)射強度為縱坐標，繪制基體匹配工作曲線。將空白試液(8.3),分析試液(8.4.1.1,8.4.1.3)同時進行氬等離子體光譜測定。儀器根據(jù)工作曲線，自動進行數(shù)據(jù)處理，計算并輸出空白溶液及分析試液中各單一稀土元素量。8.4.3.3在選定的儀器工作條件下，依次測定系列標準溶液(8.4.2.1)中待測元素的信號強度。以標準溶液中測定元素的質(zhì)量濃度為橫坐標，發(fā)射強度為縱坐標，繪制工作曲線。將空白試液(8.3),分析試液(8.4.1.4)同時進行氬等離子體光譜測定。儀器根據(jù)工作曲線，自動進行數(shù)據(jù)處理，計算并輸出空白溶液及分析試液中各單一稀土元素量。9試驗數(shù)據(jù)處理9.1除鑭、鈰外各單一稀土元素量以被測稀土元素的質(zhì)量分數(shù)w;計，按公式(1)計算： (1)式中：k;——各元素單質(zhì)與其氧化物的換算系數(shù)，見表6,計算氧化物質(zhì)量分數(shù)時，k;值為1;p?——工作曲線(8.4.3.2)上查得分析試液(8.4.1.1,8.4.1.3)中待測稀土元素的質(zhì)量濃度，單位為微p?——工作曲線(8.4.3.2)上查得空白溶液(8.3)中稀土元素的質(zhì)量濃度，單位為微克每毫升(μg/mL);V?——試液總體積，單位為毫升(mL);V?——試液的測定體積，單位為毫升(mL);m?——試料的質(zhì)量，單位為克(g);V?——分取試液體積，單位為毫升(mL)。在分析結(jié)果表述中，應注明樣品的制備方法。數(shù)值修約按照GB/T8170的規(guī)定執(zhí)行。9.2鑭、鈰量以質(zhì)量分數(shù)w?計，按公式(2)計算：7式中：k;——各元素單質(zhì)與其氧化物的換算系數(shù)，見表6。計算氧化物含量時，k;=1;P?——工作曲線(8.4.3.3)上查得分析試液(8.4.1.4)中鑭(鈰)元素的質(zhì)量濃度，單位為微克每p?——工作曲線(8.4.3.3)上查得空白溶液(8.3)中鑭(鈰)元素的質(zhì)量濃度，單位為微克每毫升(μg/mL);w;——除鑭、鈰外各稀土元素的質(zhì)量分數(shù)，被測元素值低于檢測下限時以下限計，%;Zk?p;工作曲線(8.4.2.1)上查得分析試液(8.4.1.4)中各待測元素的質(zhì)量濃度之和，單位為微在分析結(jié)果表述中，應注明樣品的制備方法。數(shù)值修約按照GB/T8170的規(guī)定執(zhí)行。表6單質(zhì)與氧化物換算系數(shù)元素元素鑭0.8526鏑0.8713鈰0.8141鈥0.8730鐠0.8277鉺0.8745釹0.8573銩0.8756釤0.8624鐿0.8782銪0.8636镥0.8794釓0.8676釔0.7874鋱0.850210精密度在重復性條件下獲得的兩次獨立測試結(jié)果的測定值，在以下給出的平均值范圍內(nèi)，這兩個測試結(jié)果的絕對差值不超過重復性限(r),超過重復性限(r)的情況不超過5%,重復性限(r)按表7數(shù)據(jù)采用線性內(nèi)插法求得。表7重復性測定元素質(zhì)量分數(shù)%重復性限r(nóng)%測定元素質(zhì)量分數(shù)%重復性限r(nóng)%氧化鑭24.940.36氧化鏑0.00190.000231.180.310.00390.000433.520.350.0150.00237.760.380.100.0138.900.390.480.038表7重復性(續(xù))測定元素質(zhì)量分數(shù)%重復性限r(nóng)%測定元素質(zhì)量分數(shù)%重復性限r(nóng)%氧化鈰61.090.39氧化鈥0.00220.000361.960.380.00420.000466.