礦石組分中五氧化二磷分析方法的選擇與評價(jià)

張秀麗

(新疆有色金屬研究所烏魯木齊830000)

礦石組分中五氧化二磷分析方法的選擇與評價(jià)

張秀麗

(新疆有色金屬研究所烏魯木齊830000)

本文通過對比現(xiàn)行國標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，有關(guān)礦石組分中磷的分析檢測方法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室分析活動(dòng)中的實(shí)際狀況，對現(xiàn)行的主流的四種測試方法進(jìn)行評價(jià)，分析其適用情況，對其優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用方向進(jìn)行闡述。

礦石五氧化二磷分析方法適用情況評述

1 前言

自然界中含磷的礦石種類較多，從分析測試的角度來看，主要有磷礦石、鐵礦石、錳礦石、鉻礦石、稀有礦、稀土礦和硅酸鹽礦，而磷的分析方法也很多，根據(jù)1995年地質(zhì)出版社出版的《磷礦石分析》一書的介紹就有：磷鉬酸喹啉容量法；磷鉬酸喹啉重量法；不預(yù)經(jīng)溶礦快速磷鉬酸銨容量法；酸溶磷鉬酸銨容量法；鉍鹽EDTA容量法；磷釩鉬黃比色法；快速磷鉬藍(lán)比色法；發(fā)射光譜法；X射線熒光光譜法共九種方法。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，含磷礦石樣品的檢測，按照國標(biāo)的方法，一般趨向于選擇酸堿滴定、分光光度法、X射線熒光光譜法和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法四種方法，可以認(rèn)為ICP－AES（電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法）和XRF（X-射線熒光光譜法）已成為當(dāng)今礦石化學(xué)多元素分析的基本手段。

2 現(xiàn)行國標(biāo)∕行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法

3 分析方法評述

分析方法一般是按照方法的適應(yīng)性進(jìn)行選擇：品位較高的，性質(zhì)相對穩(wěn)定的磷礦石采用酸堿滴定的方法；分光光度法的適用范圍較廣，尤其是磷鉬藍(lán)分光光度法是應(yīng)用最廣的一種方法；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法和X-射線熒光光譜法，則主要是在進(jìn)行稀有、稀土和黑色金屬礦石的化學(xué)多元素分析中測定磷含量時(shí)采用。

3.1 磷鉬酸喹啉法（國標(biāo)）

測定磷礦石中的磷含量，目前大都選用準(zhǔn)確度較高的磷鉬酸喹啉法。該方法又分為重量法和容量法，重量法為仲裁法，容量法則主要用于日常生產(chǎn)的控制分析。

3.1.1 磷鉬酸喹啉重量法

采用堿法（氫氧化鈉）或者是酸法（王水）分解樣品，加熱蒸煮，加鹽酸（或者將二氧化氮趕盡）調(diào)至酸性。在酸性介質(zhì)中，正磷酸根與喹鉬檸酮沉淀劑反應(yīng)生成黃色磷鉬酸喹啉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥和稱量所得沉淀，根據(jù)沉淀質(zhì)量換算出五氧化二磷的含量。

磷鉬酸喹啉重量法適用于常量組分的測定,有時(shí)也可以用于低含量組份的測定,該法適用范圍廣，準(zhǔn)確度極高,常用于仲裁分析。

但該法與后面所提到的容量法和分光光度法相比,對操作條件要求較嚴(yán),操作繁瑣,耗時(shí)較長,故該法難以適應(yīng)中間控制生產(chǎn)的需要。

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3.1.2 磷鉬酸喹啉容量法

樣品分解的方法與重量法一樣，在酸性介質(zhì)中，正磷酸根與喹鉬檸酮沉淀劑反應(yīng)生成黃色磷鉬酸喹啉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌后，將沉淀溶解于堿標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液中，然后用酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定過量的堿，即可求出五氧化二磷含量。

磷鉬酸喹啉容量法在我國多用于肥料分析,其適用范圍與重量法一致,其精密度、準(zhǔn)確度同樣較高。磷鉬酸喹啉沉淀組成與理論值一致,不會產(chǎn)生滴定值偏高的現(xiàn)象。而在滴定時(shí),游離的喹啉是非常弱的堿,不會參與酸堿反應(yīng),pH突躍大,終點(diǎn)明顯,準(zhǔn)確度較高。該法與重量法相比,經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠、簡單、快速且易于掌握,對于日常生產(chǎn)來講是一種理想的傳統(tǒng)分析方法。

3.2 分光光度法

分光光度法常用的方法有磷鉬藍(lán)分光光度法和磷釩鉬黃分光光度法。

3.2.1 磷釩鉬黃分光光度法

表1

在體積分?jǐn)?shù)為5%～8%的硝酸溶液中，磷酸根離子與釩酸銨和鉬酸銨生成可溶性的磷釩鉬酸黃色絡(luò)合物，在分光光度計(jì)波長420nm處測量其吸光度。

本法適用于礦石中各種含量磷的測定，微量磷也可用正戊醇、異戊醇和乙酸乙酯等將黃色絡(luò)合物萃取至有機(jī)相中，進(jìn)行吸光度測定。

3.2.2 磷鉬藍(lán)分光光度法

在酸性溶液中，用過硫酸鉀作分解劑，將聚磷酸鹽和有機(jī)磷轉(zhuǎn)化成正磷酸鹽。正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng)生產(chǎn)黃色的磷鉬雜多酸，再用抗壞血酸還原成磷鉬藍(lán)，于710nm最大吸收波長處用分光光度法測定。

該法顯色條件范圍比較寬，易于掌握，有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，適用于各種礦石及鋼鐵合金中磷的測定。

3.3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

ICP-AES法進(jìn)行化學(xué)多元素的測試時(shí)，前處理的方法可分為堿熔融與酸分解法兩類,堿熔法因加入堿類試劑對ICP-AES測定堿金屬有一定影響,酸溶法通常采用鹽酸、硝酸、氫氟酸和高氯酸分解樣品,采用鹽酸、硝酸分解，氫氟酸除硅，高氯酸除氟即可，處理后的溶液清亮，可免除過濾，樣品分解無殘?jiān)?。試樣溶液由載氣導(dǎo)入電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜進(jìn)行測定。

ICP-AES是當(dāng)今地質(zhì)、材料主、次、痕量多元素分析最強(qiáng)有力的技術(shù)方法之一。它對主元素的分析精度雖稍遜于XRF，對痕量元素的靈敏度不如ICPMS，但對各類樣品和主、次、痕量寬范圍的適應(yīng)能力使它在地質(zhì)材料分析中具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。

3.4 X-射線熒光光譜法

粉末樣品用合適的熔劑熔融，以消除試樣的礦物效應(yīng)和顆粒效應(yīng)，并熔鑄成適合X射線熒光光譜儀測量形狀的玻璃片。測量玻璃片中待測元素特征譜線的熒光X射線強(qiáng)度，根據(jù)校準(zhǔn)曲線或方程式來分析，且進(jìn)行元素間干擾效應(yīng)校正，以獲得待測元素的含量。

該方法的制樣過程復(fù)雜，適用范圍受限，應(yīng)用不多。楊麗萍等采用壓片制樣方法分析了磷礦石中的6個(gè)主、次元素，并與經(jīng)典化學(xué)方法相對照，證明了壓片制樣分析磷礦石也能得到相當(dāng)準(zhǔn)確結(jié)果。這就表明，對于磷礦石的主次組分測定，直接壓片制樣也是可行的，這使XRF技術(shù)簡便、經(jīng)濟(jì)、不使用任何化學(xué)試劑、從而可以避免化學(xué)污染的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。而這也正是當(dāng)今的科學(xué)發(fā)展觀和環(huán)境理念所需要的。

4 結(jié)論

⑴磷鉬酸喹啉法和分光光度法在磷的分析測試中，依然發(fā)揮著無可替代的重要作用，現(xiàn)行的磷的國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法和最新的《巖石礦物分析》專著中仍然是以這兩種測試方法為主。

⑵磷鉬藍(lán)分光光度法和磷鉬酸喹啉容量法，由于其適用范圍廣，準(zhǔn)確度較高，并且易于掌握，在礦山、冶金企業(yè)和科研院所中被廣泛使用。

⑶我國各類礦產(chǎn)資源的開發(fā)，將以開發(fā)利用伴生組分復(fù)雜、中低品位的資源為主，資源的綜合利用和環(huán)境保護(hù)將成為最重要的技術(shù)問題，因此以ICPAES和XRF為主的現(xiàn)代多元素同時(shí)分析的方法，已經(jīng)在地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)分析中被廣泛使用。

［1］王祎亞，等.磷礦石分析方法評述，冶金分析，2013.33（4）：26-34.

［2］GB/T14506.9-2010硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第9部分：五氧化二磷量測定.

［3］GB/T24519-2009錳礦石鎂、鋁、硅、磷、硫、鉀、鈣、鈦、錳、鐵、鎳、銅、鋅、鋇和鉛含量的測定波長色散X射線熒光光譜法.

［4］GBT24197-2009錳礦石鐵、硅、鋁、鈣、鋇、鎂、鉀、銅、鎳、鋅、磷、鈷、鉻、釩、砷、鉛和鈦含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法.

［5］GB/T1515-2002錳礦石磷含量的測定磷鉬藍(lán)分光光度法.

［6］GB/T1871.1-1995磷礦石和磷精礦中五氧化二磷含量的測定磷鉬酸喹啉重量法和容量法.

［7］GB/T3885.7-1983鋰輝石、鋰云母精礦化學(xué)分析方法鉬藍(lán)光度法測定五氧化二磷量.

［8］GB/T6730.18-2006鐵礦石磷含量的測定乙酸丁酯萃取-鉬藍(lán)光度法測定磷量.

［9］GB/T6730.63-2006鐵礦石鋁、鈣、鎂、錳、磷、硅和鈦含量的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法.

［10］GB/T12690.10-2003稀土金屬及其氧化物中非稀土雜質(zhì)化學(xué)分析方法磷量的測定鉬藍(lán)分光光度法.

［11］GB/T15076.7-1994鉭鈮化學(xué)分析方法鈮中磷量的測定.

［12］GB/T15076.12-2008鉭鈮化學(xué)分析方法鉭中磷量的測定.

［13］GB/T24223-2009鉻礦石磷含量的測定還原磷鉬酸鹽分光光度法.

［14］GB/T6900.11-1986粘土、高鋁質(zhì)耐火材料化學(xué)分析方法鉬藍(lán)光度法測定五氧化二磷量.

［15］GB/T3257.17-1999鋁土礦石化學(xué)分析方法鉬藍(lán)光度法測定五氧化二磷量.

收稿：2015-07-10

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.05.019