分光光度法測定鐵礦石中的二氧化硅和五氧化二磷

楊蓮瑛（新疆地礦局第一地質(zhì)大隊 新疆 鄯善 838200）

在鋼鐵冶煉過程中，鐵礦石的成分十分重要，其中二氧化硅和五氧化二磷是最重要的技術(shù)指標，在鐵礦石中二氧化硅含量大約在1～10%之間；五氧化二磷含量大約在0.01～1.00%之間。分光光度法是通過測定被測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸光度或發(fā)光強度，對該物質(zhì)進行定性和定量分析的方法。目前在化學分析領(lǐng)域中還是很重要的分析方法，二氧化硅的分析方法主要是硅鉬藍分光光度法[1]，五氧化二磷有磷鉬藍分光光度法[2]和鉍磷鉬藍光度法[3]。在國家標準檢測方法中，鐵礦石中二氧化硅和五氧化二磷常量測定是采用分光光度法測定。本工作硅量和磷量測定是分別通過碳酸鈉、硼酸和四硼酸鈉混合溶劑熔融、酸化后定容，采用分光光度法同時測定二氧化硅和五氧化二磷的方法。

一、主要儀器和試劑

1.1、主要儀器

721 分光光度計；

萬分之一電子天平；

1200 ℃馬弗爐；

1.2、試劑

碳酸鈉、硼酸和四硼酸鈉混合助溶劑：4：1：1.稱取無水碳酸鈉4份，無水硼酸1份，無水四硼酸鈉一份，仔細研磨后混勻，保存于磨口瓶中備用。

硝酸：1+3

硫酸：1+3

草酸溶液：30 g/L

鉬酸銨溶液：50g/L

硫酸亞鐵銨：10g/L

高錳酸鉀溶液：40g/L

亞硝酸鈉溶液：100 g/L

抗壞血酸溶液：50 g/L

氯化亞錫溶液：10 g/L

磷還原劑：抗壞血酸溶液（50 g/L）和氯化亞錫溶液（10 g/L）在用前以1+1混合。

硝酸鉍溶液：稱取10g硝酸鉍，加25mL硝酸；加熱溶解后，加水約100 mL煮沸驅(qū)除氮氧化物；冷卻至室溫；移人1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

硅標準溶液：稱取基準二氧化硅0.2140g于鉑坩鍋中，加5g無水碳酸鈉，混勻，于900～950℃高溫爐中熔融，用熱水浸取后1000mL容量瓶中定容,并移入塑料瓶中保存,此溶液硅的濃度為100μg/mL。

磷標準溶液。稱取0.2196g預先在105～ll0℃烘干至恒重的磷酸二氫鉀(基準試劑)，溶于水中；加5 mL硫酸(1+1)，冷卻至室溫；移人500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液中磷的濃度為100μg/mL。移取25 mL磷標準溶液100μg/mL，置250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液中磷的濃度為10μg/mL。

1.3、實驗方法

1.3.1 工作曲線的繪制

分別吸取硅標準溶液 0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL 于六只 100 mL容量瓶中，分別依次加5mL硫酸(1+3)，搖勻；加5mL鉬酸銨溶液,搖勻；放置 15min,加入 10mL草酸溶液,搖勻；立即加入10mL硫酸亞鐵銨溶液,以水定容,混勻,放置10min。在700nm波長處，用1cm的比色皿，以水做參比，測定吸光度，以吸光度為縱坐標，硅含量為橫坐標，繪制出標準曲線。得標準工作曲線線性回歸方程：y=0.313x-0.0021。線性范圍在0～2.50g/mL內(nèi)，標準工作曲線的相關(guān)系數(shù)為r=0.9996?？鄢瞻自囼灉y得的吸光度后，從校準曲線上查得硅含量

分別吸取磷標準溶液 0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL 于六只 50 mL容量瓶中，依次分別加5mL硫酸(1+3)，5mL鉬酸銨溶液，5mL硝酸鉍溶液，10mL磷還原劑，稀釋至刻度，搖勻放置3min。在680nm波長處，用3cm的比色皿，以水做參比，測定吸光度，以吸光度為縱坐標，硅含量為橫坐標，繪制出標準曲線。得標準工作曲線線性回歸方程：y=0.807x+0.0032。線性范圍在0～1.0g/mL內(nèi)，標準工作曲線的相關(guān)系數(shù)為r=0.9998。扣除空白試驗測得的吸光度后，從校準曲線上查得磷含量

表1 .分析結(jié)果對比試驗

1.3.2 樣品的處理和測定

準確稱取0.2000g試料置于1.5～2.0g碳酸鈉、硼酸和四硼酸鈉混合熔劑中，放于25mL鉑坩堝內(nèi)；在1000℃熔融 10～15min，取出冷卻；將坩堝置于預先盛有40 mL硝酸(1+3)的200mL燒杯中，加熱浸取熔融物至溶液清亮，用水洗凈坩堝；溶液冷卻至室溫后，移人250 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

移取5.00mL上述試液于100mL容量瓶中,加5mL硫酸(1+3)，搖勻；加 5mL鉬酸銨溶液,搖勻；放置15min,加入 10mL草酸溶液,搖勻；立即加入10mL硫酸亞鐵銨溶液,以水定容,混勻,放置10min。分取部分試液于1cm吸收皿中,以隨同試樣的空白溶液為參比,在分光光度計上于700 mm波長處測量吸光度,然后查工作曲線,得出試樣的硅的含量。

移取5.00mL上述試液于50mL容量瓶中,煮沸，滴加高錳酸鉀溶液至沉淀，然后用亞硝酸鈉溶液滴至沉淀消失，過量一滴，煮沸30s；然后，依次分別加5mL硫酸(1+3)，5mL鉬酸銨溶液，5mL硝酸鉍溶液，10mL磷還原劑，稀釋至刻度，搖勻放置3min；分取部分試液于3cm吸收皿中,以隨同試樣的空白溶液為參比,在分光光度計上于680mm波長處測量吸光度,然后查工作曲線,得出試樣的磷的含量。

二、結(jié)果與討論

在化學分析中鉍磷鉬藍法測磷和硅鉬藍法測硅均屬經(jīng)典的常用方法，其干擾情況已經(jīng)是眾所周知，在此不再重復，在這里主要是談一談試樣溶劑的選擇、稱樣量、磷還原劑等問題進行討論

2.1、試樣熔劑的選擇

在鐵礦石中硅主要是以二氧化硅及硅酸鹽的形式存在,所以試樣的分解一般選用強堿性熔劑。在國家標準方法中采用用碳酸鈉和硼酸混合熔劑,需在1000℃高溫下在鉑坩堝中熔融10～15min，且熔融物可用硝酸提??；本試驗用4份碳酸鈉、1份硼酸和1份四硼酸鈉混合熔劑分解試樣。

2.2、稱樣量

根據(jù)鐵礦石中二氧化硅和五氧化二磷的含量，為使測試溶液的濃度落在最佳的測定范圍內(nèi)；另外，還要考慮該溶液要對二氧化硅和五氧化二磷進行兼顧，本實驗選擇稱樣量為0.2000 g。

2.3、磷還原劑

本實驗的磷還原劑是抗壞血酸溶液（50 g/L）和氯化亞錫溶液（10 g/L）在用前以1+1方式混合混合；將該還原劑和抗壞血酸溶液（50 g/L）或氯化亞錫溶液（10 g/L）經(jīng)過試驗進行比較，發(fā)現(xiàn)鉍磷鉬藍的色澤3min便可穩(wěn)定，其色澤在60min內(nèi)穩(wěn)定。

2.4、樣品分析

選擇4個鐵礦石標準樣品,按本實驗方法各進行10次測定,測定結(jié)果與認定值進行對照,并計算相對標準偏差(RSD%),結(jié)果見表1。

三、結(jié)束語

本實驗可測定鐵礦石中的二氧化硅和五氧化二磷含量，具有方法快速、簡便,精密度好和結(jié)果準確，適應選礦過程控制的需要。

[1].GB/T6730.9-2006鐵礦石硅含量的測定硫酸亞鐵銨還原：硅鉬藍分光光度法[S]

[2]GB/T6730.19-1986鐵礦石化學分析方法：鉍磷鉬藍光度法測定磷量[S]

[3]GB/T6730.18-2006鐵礦石 磷含量的測定：鉬藍分光光度法[S]