GBT 12690.12-2024 稀土金属及其氧化物中非稀土杂质 化学分析方法 第12部分：钍、铀量的测定 电感耦合等离子体质谱法标准立项发展报告

稀土金属及其氧化物中非稀土杂质化学分析方法第12部分：钍、铀量的测定电感耦合等离子体质谱法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ChemicalAnalysisMethodsforNon-RareEarthImpuritiesinRareEarthMetalsandTheirOxides—Part12:DeterminationofThoriumandUraniumContents—InductivelyCoupledPlasmaMassSpectrometry摘要关键词：稀土金属；稀土氧化物；非稀土杂质；钍；铀；电感耦合等离子体质谱法；化学分析；国家标准Keywords:RareEarthMetals;RareEarthOxides;Non-RareEarthImpurities;Thorium;Uranium;InductivelyCoupledPlasmaMassSpectrometry(ICP-MS);ChemicalAnalysis;NationalStandard1引言稀土元素因其独特的光、电、磁、催化等物理化学性质，被誉为“现代工业的维生素”和“新材料宝库”，在国民经济和国防建设中占据不可替代的战略地位。我国是全球最大的稀土生产国和出口国，稀土产量约占世界总产量的70%以上。然而，稀土矿物中天然伴生的放射性元素钍和铀，在稀土冶炼分离过程中可能随产品富集或残留，对稀土产品的质量安全、运输使用及下游应用构成潜在风险。钍和铀作为天然放射性元素，其衰变产物对人体具有内照射危害。国际社会对稀土产品中放射性核素的限量要求日趋严格，欧盟、美国、日本等主要经济体相继出台了针对稀土产品放射性物质含量的技术法规和限量标准。在此背景下，建立准确、灵敏、高效的钍、铀测定方法标准，不仅是保障稀土产品质量安全的基础技术支撑，更是我国稀土产品参与国际竞争、突破技术性贸易壁垒的迫切需求。GB/T12690《稀土金属及其氧化物中非稀土杂质化学分析方法》是我国稀土化学分析领域的基础性系列标准，覆盖了稀土产品中多种非稀土杂质元素的测定方法。其中第12部分专门针对钍、铀量的测定。本次修订发布的GB/T12690.12-2024版本，以电感耦合等离子体质谱法替代原有分析方法，实现了检测技术从经典化学分析到现代仪器分析的根本性升级，标志着我国稀土放射性杂质检测技术进入新的发展阶段。2标准编制背景与任务来源2.1标准修订的必要性原GB/T12690.12-2003版本制定于本世纪初，采用紫外分光光度法和萃取色层分离等传统分析手段测定钍、铀含量。随着稀土产业规模持续扩大、产品纯度和质量要求不断提高，旧版标准在多个方面已难以适应新的检测需求：首先是灵敏度不足的问题。传统分光光度法的检出限通常在μg/g量级，而现代高端稀土功能材料对钍、铀杂质的控制要求已达到ng/g甚至更低水平。以稀土荧光粉、稀土抛光粉和核级稀土材料为例，其钍、铀含量需控制在数个μg/g以下，部分高端应用场景甚至要求低于0.1μg/g，传统方法根本无法满足如此严格的检测需求。其次是基体干扰严重的问题。稀土基体本身含有17种性质极为相似的稀土元素，在化学分离过程中容易产生共沉淀、共萃取现象，导致钍、铀的分离不完全，进而造成测定结果偏差。此外，传统方法操作步骤繁琐、分析周期长、试剂消耗量大，难以适应当前快速检测和大批量样品分析的实际需求。2.2标准修订的政策与环境背景从行业层面看，随着我国稀土冶炼分离技术的不断进步，高纯稀土产品的产量和品种日益丰富，对配套检测方法标准的需求更加迫切。同时，国际标准化组织（ISO）在稀土分析方法标准方面持续更新，我国亟需保持技术标准与国际同步，增强在国际标准制定中的话语权。2.3任务来源与编制过程本标准的修订任务由国家标准化管理委员会下达，由全国稀土标准化技术委员会（SAC/TC229）归口管理，由包头稀土研究院、赣州有色冶金研究所、国合通用（青岛）测试评价有限公司等多家单位联合起草。编制组于2021年启动预研工作，经过方法验证、实验室间比对试验、征求意见、专家审查等阶段，历时约三年完成标准修订。标准于2024年4月25日由国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）正式发布，并于2024年11月1日起实施。3标准技术内容解析3.1标准适用范围本标准规定了稀土金属及其氧化物中钍、铀量的测定方法，适用于稀土金属及其氧化物中质量分数为0.0001μg/g～100μg/g的钍、铀含量的测定。检测范围横跨痕量至微量和常量区间，覆盖了从普通工业级产品到高纯稀土材料的全部需求。3.2方法原理本标准采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）作为核心测定方法。其基本原理是：试样经硝酸溶解后，将样品溶液引入电感耦合等离子体质谱仪中，在高温氩等离子体（约6000～10000K）作用下，样品被充分原子化和离子化。生成的离子经接口锥进入质谱分析系统，根据质荷比（m/z）进行分离和检测。钍-232和铀-238具有特征的质量数，可在质谱图中清晰识别，通过外标校准曲线法进行定量分析。针对实际样品中可能存在的基体效应和质谱干扰，标准规定可采用内标法进行校正，通常选择铼-185或铱-193等元素作为内标元素，以补偿基体抑制效应和仪器信号漂移对测定结果的影响。对于复杂基体样品，也可采用标准加入法消除基体干扰，确保测定结果的准确性。3.3关键技术指标本标准的检出限和定量限是衡量方法灵敏度的核心指标。在优化的仪器条件下，方法检出限可达0.0001μg/g量级，定量限不高于0.0005μg/g，远优于原标准中分光光度法的检出能力，检测灵敏度提升了2～3个数量级。这一技术指标与ISO20975等国际先进标准处于同一水平，实现了与国际接轨。在精密度方面，标准给出了不同含量水平下的重复性限和再现性限。当钍、铀含量在0.001μg/g～1μg/g范围时，相对标准偏差（RSD）一般控制在5%～10%以内；在1μg/g～100μg/g范围内，RSD可控制在3%～5%以内。标准中还列出了多家实验室参加的协同试验验证数据，从统计学角度确认了方法的可靠性和重现性。3.4与旧版标准的技术对比较之GB/T12690.12-2003版本，新版标准实现了多项技术突破。在分析方法上，从以传统光度法为主体升级为电感耦合等离子体质谱法为核心方法，检测灵敏度提升了约2～3个数量级。在样品处理方面，简化了繁琐的萃取分离步骤，采用直接溶解后测定或简单基体匹配的方式进行分析，大幅缩短了分析周期。单个样品分析时间由原来的数小时缩短至约15～30分钟，检测效率显著提升。同时，试剂消耗量大幅减少，降低了检测成本，也减少了化学废液的产生，体现了绿色分析化学的发展理念。4主要起草单位介绍本标准的修订工作由多家在稀土分析领域具有深厚技术积累的科研院所和企业共同完成，其中包头稀土研究院是本次标准修订的核心技术支撑单位。包头稀土研究院创建于1963年，是我国最早成立的专门从事稀土科学与技术研究的综合性科研机构之一，隶属于中国北方稀土（集团）高科技股份有限公司。建院六十余年来，该院始终以稀土资源的综合利用和稀土新材料开发为核心研究方向，在稀土冶金、稀土功能材料、稀土化学分析等领域取得了丰硕的科研成果，是我国稀土行业重要的技术研发和创新基地。在稀土分析化学领域，包头稀土研究院设有专业的分析测试实验室，配备有国际先进水平的电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）、电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）、X射线荧光光谱仪（XRF）等大型精密分析仪器。实验室拥有一支经验丰富的分析化学专业技术团队，长期致力于稀土产品中痕量杂质元素的分析方法研究，先后承担和完成了数十项国家标准、行业标准的制修订任务，是我国稀土标准化的主要技术力量之一。在本标准修订过程中，包头稀土研究院负责完成了方法原理的确定、仪器条件的优化、干扰因素的考察和消除等核心技术工作，并牵头组织了多家实验室间的协同验证试验。该院提出的内标元素选择和基体匹配策略有效解决了高浓度稀土基体下钍、铀测定的关键技术难题，为标准的科学性、准确性和可操作性提供了有力保障。此外，该院还积极参与了国际标准化组织稀土技术委员会（ISO/TC298）的相关工作，为推动我国稀土分析方法标准与国际接轨做出了积极贡献。除包头稀土研究院外，赣州有色冶金研究所、国合通用（青岛）测试评价有限公司等单位也在样品前处理方法的验证、实际样品考核和标准文本编制等方面发挥了重要作用。各起草单位精诚合作，充分发挥各自技术优势，共同保障了标准修订工作的顺利完成。5标准实施意义与应用前景5.1对稀土产品质量管控的技术支撑作用本标准的发布实施为稀土产品的质量管控提供了科学、准确、高效的检测手段。稀土生产企业在原材料验收、过程控制和成品检验等环节均可依据本标准进行钍、铀含量的精准测定，确保产品符合相关质量标准和法规要求。对于高纯稀土产品生产企业而言，本标准提供的痕量级检测能力尤为关键，可帮助企业在生产过程中实现精细化质量控制，提升产品的市场竞争力。5.2对核安全与公众健康的保障作用稀土矿物中的钍、铀属于天然放射性核素，若在产品中含量超标，将在储存、运输、使用和废弃处理等环节对人员和环境造成放射性危害。本标准的实施有助于从源头把控稀土产品的放射性水平，防范放射性物质通过消费品和工业品途径进入人类生活环境，对保障核安全和公众健康具有不可替代的屏障作用。5.3对促进稀土产品国际贸易的积极影响在国际贸易中，稀土产品中放射性物质含量是重要的质量指标之一。欧盟《化学品注册、评估、授权和限制法规》（REACH法规）及《关于限制物质指令》（RoHS指令）等法规对稀土产品中的放射性元素含量提出了明确限制要求。本标准的制定使我国稀土产品的放射性检测与国际先进水平接轨，为打破技术性贸易壁垒、促进我国稀土产品出口创造了有利的技术条件。同时，统一和规范化的检测方法也有利于减少国际贸易中因检测方法不一致引发的质量争议。5.4未来发展趋势与展望展望未来，稀土产品中钍、铀等放射性杂质的检测技术将继续朝着更高灵敏度、更高通量和更便捷化的方向发展。随着单颗粒电感耦合等离子体质谱（spICP-MS）、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）等新技术的不断成熟，稀土材料的微区分析和形态分析将逐步成为可能。此外，随着便携式质谱仪器和智能化数据分析系统的进步，未来有望开发出适用于现场快速检测的标准化方法。在标准化工作层面，建议进一步加强与国际标准化组织ISO/TC298的交流与合作，推动我国稀土分析方法标准的国际化进程。同时，密切跟踪稀土新材料的研发动态，及时开展新基质材料中放射性杂质检测方法的研究与标准化工作，保持标准体系的先进性和适用性。6结论GB/T12690.12-2024《稀土金属及其氧化物中非稀土杂质化学分析方法第12部分：钍、铀量的测定电感耦合等离子体质谱法》的发布实施，是我国稀土分析检测标准化进程中的重要里程碑。该标准以电感耦合等离子体质谱法为核心技术手段，在检测灵敏度、分析效率、环保性和可操作性等方面实现了质的飞跃，整体技术指标达到国际先进水平。随着稀土新材料技术的不断进步和应用领域的持续拓展，相信本标准的应用范围将不断扩大，其在保障产品质量与安全、促进国际贸易、保护生态环境等方面的重要价值将进一步彰显。全国稀土标准化技术委员会及其成员单位将继续致力于稀土标准化事业，持续优化和完善稀土分析方法标准体系，为我国从稀土大国向稀土强国迈进贡献标准化力量。参考文献[1]国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.GB/T12690.12-2024稀土金属及其氧化物中非稀土杂质化学分析方法第12部分：钍、铀量的测定电感耦合等离子体质谱法[S].北京：中国标准出版社，2024.[2]国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.GB/T12690.12-2003稀土金属及其氧化物中非稀土杂质化学分析方法第12部分：钍、铀量的测定[S].北京：中国标准出版社，2003.[3]全国稀土标准化技术委员会.稀土标准汇编（2024版）[M].北京：中国标准出版社，2024.[4]ISO20975:2018,Rareearth—Determi