四硼酸鋰熔融-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定鈮鉭

■宋江偉　歐陽義華　張麗微　張　微（云南有色地質(zhì)局308隊測試中心云南個舊661000）

四硼酸鋰熔融-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定鈮鉭

■宋江偉歐陽義華張麗微張微
（云南有色地質(zhì)局308隊測試中心云南個舊661000）

由于鈮和鉭的優(yōu)良特性而被廣泛應用，因此準確測定礦物中鈮和鉭含量有著重要意義。本文利用四硼酸鋰熔融，超聲水浴快速溶解，ICP-AES法測定。實驗結果表明，方法檢出限鈮和鉭分別為0.0010%和0.0010%，鈮和鉭測定的相對標準偏差小于5.89%，絕對誤差小于5.95%。用10件樣品和國家標準方法測定結果比對，全部合格。該方法可以適用于礦石中鈮和鉭的測定。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法鈮鉭

0　前言

鈮和鉭元素同時處在元素周期表的VB族，性質(zhì)及其相似，具有高強度、耐腐蝕性、導熱和超導等多種優(yōu)良特性。隨著科學技術的不斷發(fā)展，鈮鉭被越來越廣泛的應用于新材料領域，特別是在電子工業(yè)、化學工業(yè)、特種合金以及真空技術、尖端技術方面都具有非常重要的地位，需求量日益增大，而鈮、鉭礦石又是提取鈮鉭的重要原料，稀有元素的礦樣中一般含鈮和鉭的量比較低，豐度一般在100ug/g以下，所以如何對鈮鉭礦石中鈮鉭元素的含量準確、方便、簡單定量具有重要意義。

目前鉭測定的國標方法為丁基羅丹明B光度法[1]，鈮的測定國標方法為硫氰酸鹽光度法[2]，這兩種方法前處理繁瑣，需要對干擾測定的離子進行掩蔽，操作不容易掌握。王楠[3]等用X射線熒光光譜法測定礦物中的鈮鉭，方法中儀器條件、稀釋比、重疊及吸收增強效應等對實驗結果有較大的影響。近些年，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法被廣泛應用于鈮、鉭的分析中，但由于鈮鉭極易水解，普通酸溶法不易準確定量，而堿熔法又引入大量的鹽類既不利于鈮鉭的測定也損害儀器的使用壽命，限制了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法在鈮鉭分析中的應用[4-7]。

方法中試樣用四硼酸鋰熔融后，攪勻后放入鉑-黃金坩堝中于高頻熔片機上在700℃-750℃熔融4min左右，逐漸升溫至1050℃熔融，在熔融過程中坩堝以15r/min勻速搖擺，樣品熔融完全后加入0.1g KI脫膜劑，混勻，以熔融流動態(tài)倒入0.5%酒石酸和王水（1+9）中，在超聲波水浴中快速溶解后，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-AES）法測定礦石中鈮和鉭含量。

1　實驗部分

1.1儀器及試劑

iCAP6300型全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀（美國賽墨飛公司）；722分光光度計（上海精科）；高頻熔片機；超聲波清洗器。

四硼酸鋰、碘化鉀、酒石酸、鹽酸、硝酸（分析純，西安三浦化學試劑有限公司）。

王水：鹽酸與硝酸按3:1比例混合，攪勻。

鈮鉭礦石標準物質(zhì)：GBW07152、GBW07154、GBW07184。

1.2分析步驟

將試樣加工至200目（0.074mm）左右，在105℃-110℃干燥1小時，冷卻近室溫置于干燥器中。稱取待測試樣0.1000g和四硼酸鋰0.5000g于瓷坩堝中，置于馬弗爐中于550℃焙燒10 min，冷卻，攪勻后放入鉑-黃金坩堝中于高頻熔片機上在700℃-750℃熔融4 min左右，逐漸升溫至1050℃熔融，在熔融過程中坩堝以15 r/min勻速搖擺，樣品熔融完全后加入0.1g KI脫膜劑，混勻，以熔融流動狀態(tài)倒入盛有0.2500 g酒石酸和王水（1+9）的燒杯中，在超聲波熱水浴下快速溶解后，定容于50 ml容量瓶中，搖勻后，按ICP-AES測量條件進行測定。

1.3測定

按照表1對儀器工作條件進行設定，點燃等離子炬后穩(wěn)定30 min。以試劑空白溶液（含與試樣溶液相同濃度的四硼酸鋰等試劑）為低點，與試樣同時制備的標準物質(zhì)（GBW07155）為高點，對儀器進行校準，得到待測元素的校準曲線。然后分析試樣，由計算機給出分析結果。

表1　電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作條件

2　結果與討論

2.1分析的干擾及校正

ICP-AES分析中干擾主要有基體效應和光譜干擾兩大類。如何解決這兩類干擾，對于實驗結果的準確性有著很大的影響。實驗中通過選擇和樣品基體匹配的標準物質(zhì)GBW07155為標準曲線高點，可以消除基體干擾。Nb和Ta分別具有多條譜線，綜合考慮譜線強度及其他元素譜線干擾問題，本文選擇309.418 nm和268.517 nm做為分析譜線。

2.2稱樣量的選擇

分別稱取0.1000 g、0.2000 g，0.5000 g鈮鉭礦石標準物質(zhì)GBW07154，按照步驟1.2處理樣品，考察樣品溶解情況，實驗數(shù)據(jù)見表2所示。

表2　稱樣量對于實驗結果的影響

由表2結果可以得知，稱取試樣的量不宜過大,否則會導致超聲波熱水浴時不能完全溶解或冷卻后結晶使實驗結果偏差較大。所以本實驗選擇樣品稱樣量為0.1000 g。

2.3脫模劑加入量的選擇

分別稱取0.1000 g、0.2000 g，0.5000 g鈮鉭礦石標準物質(zhì)GBW07154三份，按照步驟1.2處理樣品，加入0.1000 g、0.2000 g、0.3000 g碘化鉀，其他條件不變。實驗發(fā)現(xiàn)，加入的碘化鉀量不能太多（能倒出樣品為宜），否則碘化鉀帶來的背景很深，影響樣品的測定。

2.4酒石酸濃度加入量的選擇

稱取4份鈮鉭礦石標準物質(zhì)GBW07154，按照步驟1.2處理樣品，分別用濃度為0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的酒石酸溶液溶解樣品。實驗結果表明，當酒石酸的濃度小于0.5%時，鉭的分析結果會偏低。因此本文選擇酒石酸的濃度為0.5%。

2.5檢出限的測定

在最佳儀器條件下，連續(xù)測定空白樣品11次，以3倍空白的標準偏差計算儀器最低檢出濃度。按照稱樣量為0.1000 g，定容體積為50 ml，計算出本方法鈮和鉭的檢出限分別為0.0010%和0.0010%。

2.6本方法與國標方法比對

為了確定本方法的可靠性，將40件樣品測定結果和國家標準方法進行比對，實驗結果如表3和表4所示[9]。

由表3可知，實驗中10件樣品結果對比優(yōu)秀，合格率達到100%。

由表4可知，實驗中樣品結果對比優(yōu)秀，合格率達到100%。

2.7精密度和準確度實驗

表3　兩種方法測定鉭結果比

表4　兩種方法測定鈮結果比對

表5　

按照步驟1.2對鈮鉭礦石標準物質(zhì)GBW07152、GBW07154、GBW07155進行預處理，每個樣品處理6份，計算相對標準偏差和相對誤差，實驗結果見表5所示。

由表5可知，本方法測定鈮和鉭的相對標準偏差小于5.89%，絕對誤差小于5.95%。

3　結論

經(jīng)過多次測量并與國家標準方法比對，實驗結果表明，該方法方法簡便、快速、準確，大大的提高了工作效率，降低生產(chǎn)成本，而且減少了對環(huán)境的污染，有著化學分析無法比擬的特點?？梢赃m用于礦物中鈮和鉭的測定。

[1]GB/T 17415.1-2010，鉭礦石、鈮礦石化學分析方法第1部分：鉭量測定[S].

[2]GB/T 17415.2-2010，鉭礦石、鈮礦石化學分析方法第2部分：鈮量測定[S].

[3]王楠，郭霞.X射線熒光光譜法熔融制樣測定礦物中的鈮鉭[J].科學技術與程，2005.4，15(11)：140-142.

[4]李灤寧，馬玖彤，沙志芳，等丹寧棉分離富集-發(fā)射光譜法同時測定地質(zhì)樣品中微量鈮鉭鋯鉿[J].巖礦測試，2001.3,20（1）：27-30.

[5]倪文山，張萍，姚明星，等微波消解-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定礦石樣品中鈮鉭[J].冶金分析，2010，30(8)：50-53.

[6]許濤，崔愛端，杜梅，等稀土鈮鉭礦中鈮、鉭、鋯量的電感耦合等離子-原子發(fā)射光譜法測定[J].分析科學學報，2007.6,23（3）：346-348.

[7]姚玉玲，吳麗琨，劉衛(wèi)，等乙醇增敏-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定礦石及選冶樣品中的鈮鉭[J].巖礦測試，2015.3,34（2）：224-228.

[8]高會艷.ICP-MS和ICP-AES測定地球化學勘查樣品及稀土礦石中鈮鉭方法體系的建立[J].巖礦測試，2014.5，33（3）：312-320.

[9]巖石礦物分析第四版第三分冊堿熔-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定鈮鉭礦石中鈮、鉭及造巖元素[J]。2011.1：396-397

[10]DZ/T 0130-2006,地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試管理規(guī)范[S].

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-105-1