1 引言

钪在超导、发光材等方面有广泛的用途。作为钪主要赋存矿物之一的黑钨矿中伴生稀土矿物，其含量高达0.0×%~0.×%Sc₂O₃，准确测定此含量，对矿物资源综合利用和将作为黑钨精矿的计价元素，都有重要的意义。

微量钪的光谱测定，早年多为化学分离主体元素，草酸沉淀富集钪，以氧化物粉未进行光谱测定，或用离子交换、萃取，以溶液干渣法进行光谱测定。近年来用等离子体原子发射光谱法离子交换×-荧光光谱法测定岩石中的钪有过报导，但实际应用甚少。电弧粉末直接光谱法测定钪，具有设备简单，分析方法快速、准确等独特优点，得到广泛的应用。本法采用光谱纯碳粉为缓冲剂，镧为内标元素，测定范围:0.002%~0.3%Sc₂O₃，标准加入回收率为:90%~106%。

2 实验 2.1 仪器和分析条件

摄谱仪:wsp-1平面光栅摄谱仪。光栅刻线2400条/mm，倒数线色散率0.22nm/mm，狭缝宽12μm，三透镜照明系统，中间光栏高2mm。

光源:WPF-20交直流电弧发生器。直流电弧，下电极为阳极。

曝光时间:6A15s，随即把电流升至10A又曝光75s.

电极:光谱纯石墨电极，下电极孔径2.5mm，孔深3mm，壁厚0.75mm。上电极园锥形，尖端截面直径2mm。

感光板:紫外Ⅰ型。

暗室处理:A+B配方显影液，与水按1:2稀释，20℃显影2min15s。F-5配方定影液定影，水洗、干燥。

测光:gw测定微光度计，p标尺，狭缝宽150μm。

工作曲线:△p-LogC。

分析线对:ScⅡ424.68-LqⅡ426.35；ScⅡ431.40-LqⅡ426.35.

2.2 标样配制

选用不含钪的黑钨精矿作基体。在难以获得黑钨精矿基体时，可采用人工合成基体，其组成百分含量为:Wo₃71%、Fe₂O₃、17%、MnO₂5%、SiO₂5%、Al₂O₃2%。研细混匀后经850℃的灼烧1小时。

按计算量准确称取灼烧后的光谱纯Sc₂O₃和基体，配制含Sc₂O₃量为10%的主标样，然后用基体逐次稀释，得阶梯Sc₂O₃含量的标样。

2.3 缓冲剂和内标元素

在黑钨矿中钪多以钨酸钪铁或钪钇石的形态存在。钨矿中伴生的锡石、云母、长石、绿柱石、硅铍钇矿、磷钇矿等也均含有钪。虽然钪的沸点为2727℃，氧化钪的沸点为4450℃，但钪在上述矿物内电弧的挥发顺序中处于末端，即为难挥发元素。当有碳粉存在时，黑钨精矿中大量的钨被碳化成更难挥发的碳化物，而钪却被分馏效应提前挥发出来，与多谱线元素钨加以分离，为钪的光谱测定提供了适宜条件，使之不但消除了干扰谱线的出现，而且提高了谱线的信背比。

有些资料曾介绍当基体成份有较大变化时，则在碳粉中加入钙、锶、钡的氧化物、碳酸盐或硫酸盐，以降低基体变化的影响。但是在黑钨精矿中测定钪时，纯碳粉做缓冲剂仍是十分适宜的^[1][2]。

由于钪在电弧中的挥发情况和稀土元素极为相似，因此多选用稀土元素为内标元素，最常用的为镧，也有选用铒、锆、钯等元素的。试验表明镧的内标作用是十分良好的，为此我们选用纯碳粉中加入0.5%La₂O₃为内标元素。试样与缓冲剂按1:6混匀。

2.4 分析线对

用电弧光源激发时，在碳电弧内钪的离子线都较原子线灵敏度高。因此在选用钪的分析线时，多选择具有高灵敏度的离子线，如ScⅡ424.68和ScⅡ431.40，或次灵敏线ScⅡ335.37和ScⅡ255.23。而对其原子线ScⅠ391.18和ScⅠ326.99并不太选用。应该指出:在选用钪的离子线时，内标线亦应选用离子线，否则会影响分析线对谱线强度比的重现性。

ScⅡ424.68一LaⅡ426.35分析线对的测定含量为0.002%~0.1%;ScⅡ431.40 -LaⅡ426.35分析线对的测定含量为0.01%-0.3%^[3][4]。

2.5 准确度和重现性 2.5.1

标准加入回收试验。选取黑钨精矿试样，以不同量的Sc₂O₃标准加入，进行回收试验，测定数据如表 1。其回收率为90.3%~106%。

2.5.2

重现性:对不同矿区的黑钨精矿试样，单次的测定结果与平均值的比较如表 2。其相对误差＜±10%。

2.5.3

不同分析线对测定结果的对比。两组分析线对的测定结果列于表 3。

3 结语

电弧粉末直接光谱法可以准确、快速的测定黑钨精矿中钪的含量。它避免了化学光谱法的冗长操作，提高了工效。本方法在每年的日常分析中获得了满意的结果，对黑钨精矿的矿物资源查定和综合利用起到良好的作用。