測(cè)定含銅高的鐵礦石中的鐵的測(cè)定①

張 霞

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州，072754

鐵礦石中常伴生有銅，銅在冶煉過程中屬有害組分【1】。當(dāng)銅與鐵共生時(shí)，銅含量大于0.5mg，干擾鐵的測(cè)定【2～5】，傳統(tǒng)方法【6】可加入過量的氫氧化銨【7】，使鐵沉淀而銅生成銅氨配離子留在溶液中；但此種方法干擾元素多，過程復(fù)雜，導(dǎo)致結(jié)果人為誤差大，本文中將傳統(tǒng)的滴定方法與ICP-OES相結(jié)合，用過氧化鈉熔礦，使得鐵能夠完全熔融，全部轉(zhuǎn)移到溶液中，然后分取上機(jī)測(cè)定。此種方法測(cè)定結(jié)果能達(dá)到要求【8】，自動(dòng)化程度高，加快了分析速度，也減少了因銅含量高帶來的一系列繁重工作。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及工作參數(shù)

ICAP6300Radial全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀(美國(guó)ThermoFisher公司)。

工作條件：射頻功率1150W，輔助氣(Ar)流速 1.0L/min，霧化器壓力 0.2MPa，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速50r/min，長(zhǎng)波曝光時(shí)間2s，短波曝光時(shí)間2s，進(jìn)樣時(shí)間20s。

高純氬氣(純度大于99.99%)。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液和試劑

鹽酸：分析純

過氧化鈉：分析純

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：GBW07162，GBW07163，GBW07164，GBW07166，GBW07169

標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：由分取空白樣品加標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配置成ρ(Fe2O3)=100μg/mL，作為基體匹配

實(shí)驗(yàn)室用水：均為去離子水

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.2000g樣品于剛玉坩堝中，700℃馬弗爐中除硫30min，冷卻后加入4g過氧化鈉，其中一半與樣品搖勻，一半覆蓋在樣品表面；700℃的馬弗爐中熔礦 10min；冷卻后水提取加入 25mL濃HCl，定容至200mL，為減少含鹽量分取10mL于100 mL容量瓶中；ICP-OES測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析譜線的選擇

全譜分析譜線的選擇要綜合考慮元素的檢出限、共存元素干擾、和該元素的線性范圍。通過對(duì)樣品溶液的光譜掃描，比較圖譜、背景輪廓和強(qiáng)度值，選擇出背景低、信噪比高干擾小的譜線作為待測(cè)元素的分析譜線。實(shí)驗(yàn)選擇的Fe譜線為259.9nm。

全譜測(cè)定方法中最主要的非光譜干擾是基體干擾，特別是在堿熔系統(tǒng)中，加入試劑量較大，所有組分都進(jìn)入溶液，引入大量的鈉鹽基體，同時(shí)鹽溶液濃度的加大容易使鹽溶液在霧化器的出口結(jié)晶，致霧化器堵塞，從而影響測(cè)定結(jié)果。為了解決上述問題，在此采用分取原液以稀釋鹽溶液，并且在測(cè)定過程中用 5%的硝酸清洗，同時(shí)在測(cè)定過程中加測(cè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品以此監(jiān)控樣品的測(cè)定。

2.2 方法的檢出限

按照樣品分析程序制備12份空白溶液，在選定的儀器參數(shù)最佳化條件下繪制工作曲線，對(duì)12個(gè)空白溶液進(jìn)行測(cè)定，按3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法的檢出限。此方法的檢出限為0.0060%。

2.3 方法的精密度和準(zhǔn)確度

按照本方法實(shí)驗(yàn)條件，選定國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) GBW07162，GBW07163，GBW07164，GBW07166，GBW07169，銅含量由低到高，鐵含量也由低到高，同時(shí)進(jìn)行了12次平行測(cè)定，結(jié)果見表1，由表中數(shù)據(jù)表明， 測(cè)定結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)誤差較低，說明此方法具有較好的精密度和準(zhǔn)確度。

表1 方法的精密度及準(zhǔn)確度Table1 Precision and accuracy tests of the method

3 實(shí)際樣品的測(cè)定

在用標(biāo)準(zhǔn)樣品反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法的可靠性基礎(chǔ)上，進(jìn)行了含銅鐵礦石實(shí)際樣品的測(cè)定，由于樣品的選擇比較受限制，選取了部分高銅樣品和一些銅含量較低鐵含量較高的鐵礦石，實(shí)驗(yàn)抽取了11件鐵礦石樣品進(jìn)行了3次平行測(cè)定，結(jié)果見表 2，實(shí)際樣品的測(cè)定通過傳統(tǒng)方法與ICP-OES方法測(cè)定相對(duì)比，以傳統(tǒng)方法作為標(biāo)準(zhǔn)值，得到了相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)誤差的數(shù)值，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，所測(cè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的準(zhǔn)確度也很高，該方法具有很好的準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性。

表2 鐵礦石實(shí)際樣品的測(cè)定Table2 The determination of actual iron sample

4 結(jié)語

本文方法與傳統(tǒng)測(cè)定方法相對(duì)比，有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)方法的精密度和準(zhǔn)確度 兩種方法的精密度和準(zhǔn)確度都符合要求，可以進(jìn)行鐵礦石的分析；

(2)干擾元素 本方法由于采用光譜測(cè)定，只需選定不受其他元素干擾的波長(zhǎng)即可，而傳統(tǒng)方法是采用容量法，需采用加入化學(xué)試劑和過濾等方法去除干擾元素，并且確定是某一元素的影響針對(duì)性去除，比如銅，就需采用氨水絡(luò)合銅離子，過濾等步驟，這就意味著增大人為誤差。

（3）未知伴生元素時(shí) 傳統(tǒng)方法測(cè)定鐵時(shí)，若不是有特定要求測(cè)定時(shí)即直接酸化后滴定，這樣導(dǎo)致如果樣品中未知伴生元素含量較高，如銅、鉬、鎳、鈷、鉻、砷、銻和鉑等元素均會(huì)干擾鐵的測(cè)定，導(dǎo)致結(jié)果的偏差；

綜上所述，本方法既避免了在未知伴生元素的情況下，盲目采取傳統(tǒng)方法導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確，又減輕了繁重的工作任務(wù)，所以在儀器允許的條件下采取ICP-OES測(cè)定不失為一種選擇。

1 李海明，秦宗興，邢謙．含銅鐵礦石全鐵的測(cè)定時(shí)銅對(duì)鐵的影響探討[J]．光譜實(shí)驗(yàn)室，2012，29(5)：2773~2776

2 彭速標(biāo)，鄭建國(guó)，翟翠萍，等．鐵礦石中全鐵的測(cè)定[J]．廣東化工，2009，36(6)：162~165

3 廖海平，付冉冉，任春生，等．X射線熒光光譜法測(cè)定鐵礦石中全鐵及18個(gè)次量成分[J]．冶金分析，2011，31(5)．36~40

4 符永際．鋁片還原-硫酸鈰無貢滴定法測(cè)定鐵礦石中鐵的改進(jìn)[J]．礦業(yè)工程研究，2011，26(1)：41~43

5 張連祥．重鉻酸鉀容量法測(cè)定鐵礦石中全鐵含量[J]．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014(6)：33~35

6 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．鐵礦石 全鐵含量的測(cè)定 三氯化鈦還原 重鉻酸鉀滴定法[s]．GB/T6730.65-2009．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009．1~5

7 巖石礦物分析編委會(huì)．巖石礦物分析（第二分冊(cè)）[M] ．第四版．北京：地質(zhì)出版社，2011：683~689

8 中華人民共和國(guó)國(guó)家地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)．地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范[s]．DZ/T0130-2006．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006．22~23