古丈地區(qū)大型釩礦中金屬和磷含量的測定

徐洪柳，鄧述培，肖立青，蘇衛(wèi)漢，唐玉霜，陳愛清

（1. 湖南省有色地質(zhì)勘查研究院測試中心，湖南 長沙 410000；2. 中國科學(xué)院礦物學(xué)與成礦學(xué)重點實驗室 中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州 510640）

古丈地區(qū)大型釩礦中金屬和磷含量的測定

徐洪柳1，鄧述培1，肖立青1，蘇衛(wèi)漢1，唐玉霜1，陳愛清2

（1. 湖南省有色地質(zhì)勘查研究院測試中心，湖南 長沙 410000；2. 中國科學(xué)院礦物學(xué)與成礦學(xué)重點實驗室 中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州 510640）

近年，探明湖南省古丈礦區(qū)存在大型釩礦，礦床夾層富含鉬、鎳、錳、磷等元素。試驗采用電感耦合等離子發(fā)射光譜法同時測定該地區(qū)釩礦中的五氧化二釩、鉬、鎳、錳、磷的含量。實驗證明該法既操作簡單，又方便快捷，且能保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，適合該礦區(qū)的多種元素同時檢測。

釩礦；金屬含量；檢測

0 前 言

近年，探明湖南古丈地區(qū)含五氧化二釩大型金屬礦。該礦床呈層狀產(chǎn)于黑色薄層硅質(zhì)巖與炭質(zhì)頁巖中，主礦層有兩層，平均厚度分別為7.24 m 和5.64 m，五氧化二釩平均品位分別為0.86％和0.75％，為黑色頁巖型釩礦床。在本含礦巖系底部燧石巖夾炭質(zhì)頁巖層、下部含磷結(jié)合高炭質(zhì)頁巖夾極少量燧石巖中，均富含釩、鉬、鎳等元素，局部地區(qū)含量可達(dá)工業(yè)品位，而成為釩（鉬鎳）礦體。而化學(xué)分析實驗室對五氧化二釩、鉬、鎳、錳、磷多元素的分別測試將面臨手續(xù)繁瑣，試劑消耗大，易污染環(huán)境，分析周期長等多種問題。本法針對該礦區(qū)黑灰質(zhì)巖成礦特點，采取先用馬弗爐對樣品進(jìn)行烘焙，去除硫、碳等雜質(zhì)，使用硝酸—高氯酸—氫氟酸溶樣，再用5％鹽酸浸取，最后用電感耦合等離子發(fā)射光譜法（簡稱：ICP法）進(jìn)行檢測。此法體現(xiàn)了ICP-AES 具有靈敏度高、精密度好、線性范圍寬、可同時進(jìn)行多元素分析的優(yōu)點［1-3］。

1 實驗部分

1.1 主要儀器及試劑

GW300C型馬弗爐；ICP-6300；中間梯光柵；二維陣列CID檢測器。鹽酸、硝酸均為分析純；高氯酸、氫氟酸均為優(yōu)級純；水為一級水。

ICP-6300儀器的工作條件見表1。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液

鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 mg/mL）：稱取純金屬鎳1. 000 0 g，加30 mL硝酸（1+1），加熱溶解后轉(zhuǎn)移至1 000 mL容量瓶中，以蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。

表1 儀器工作條件

五氧化二釩標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/mL）：稱取105 ℃干燥過的五氧化二釩（光譜純）0.1 g于250 mL燒杯中，加入10 mL硫酸（1+1）溶液，加熱使其完全溶解，冷卻后移入1000 mL容量瓶中，以蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。

錳標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/mL），磷標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/mL），鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/mL）均來自北京標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。

1.3 元素分析譜線的確定

譜線的選擇，應(yīng)遵循所選譜線靈敏度高、干擾少的原則［4］。因此首先在譜線庫中查找這幾種元素的多條分析線進(jìn)行實驗，通過比較相對強(qiáng)度和靈敏度，觀察這些分析線的峰值、級次及干擾情況，通過背景和干擾元素校正功能確定了以下分析譜線，見表2。

表2 待測元素及譜線

1. 4 樣品處理

準(zhǔn)確稱取0. 100 0 g樣品于10 mL瓷坩堝中，放入馬弗爐中，從低溫加熱到500 ℃，并恒溫1 h，取出冷卻到室溫，用刷子掃進(jìn)30 mL聚四氟乙烯坩堝中，加入1 mL高氯酸，3 mL硝酸，15 mL氫氟酸，在低溫電熱板上加熱，直至高氯酸濃煙冒完，加入10 mL鹽酸（1+1）浸取，至溶液澄清，移入100 mL容量瓶，定容，搖勻，待測。

1.5 工作曲線

根據(jù)樣品中各元素的濃度范圍，配制含各待測元素的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，并對標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行逐級稀釋，配制成適宜的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，繪制工作曲線，見表3，介質(zhì)均為5％鹽酸。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 溶樣

2.1.1 溶樣方法

根據(jù)該礦區(qū)中的樣品特點，考慮樣品中含有大量的硫、碳等雜質(zhì)，使用傳統(tǒng)的硝酸—高氯酸—氫氟酸溶樣難以去除大量的硫、碳等雜質(zhì)，所以采取先焙燒后酸溶的方法。

2.1.2 焙燒溫度

在該礦區(qū)樣品中抽取1份編號為2015015078的樣品，通過其他方法準(zhǔn)確測得樣品中各元素的含量，稱取該樣品8份，從低溫分別加熱到100，200，300，400，500，600，700 ℃，并恒溫1 h，按以上方法進(jìn)行溶樣，分別測定V2O5、Ni、Mo、Mn、P的含量，試驗發(fā)現(xiàn)，在500℃以下V2O5、Ni、Mo、Mn、P的含量都存在不同程度的偏低，500 ～ 700 ℃測定的各元素含量偏差不大，且接近真實值。從節(jié)能環(huán)保角度考慮，焙燒溫度選定500 ℃，既保證了實驗的準(zhǔn)確性，又節(jié)約了能源成本，且縮短了測試分析的周期。

表3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置及曲線相關(guān)系數(shù)

2.2 酸度的影響

因元素存在不同的物理性質(zhì)，酸度往往影響元素在溶液中的提升量和霧化效率，進(jìn)而影響元素的譜線強(qiáng)度，所以選擇適宜的酸度很有必要［5］。為了結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗研究了使用不同濃度的鹽酸作介質(zhì)，發(fā)現(xiàn)在5％ ～ 15％的鹽酸介質(zhì)中，實驗結(jié)果沒有明顯變化，因此實驗選擇5％鹽酸作介質(zhì)，且待測樣品的介質(zhì)濃度與標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度盡量保持一致。

2.3 方法的精密度與準(zhǔn)確度

為了考察方法的精密度情況，試驗進(jìn)行了精密度試驗，在不同的時間內(nèi)分別對3個樣品進(jìn)行6次重復(fù)試驗，并求得標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，測得結(jié)果見表4。

表4 精密度實驗

由表4可知：5種元素的相對偏差控制在0.001～0.027之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均在5％以下，測試結(jié)果具有較高重現(xiàn)性和精密度。

為了探究實驗的準(zhǔn)確度［6］，將此隨機(jī)抽取樣品3用國標(biāo)方法進(jìn)行6次重復(fù)試驗分別測定V2O5、Ni、Mo、 Mn、P的含量，求其平均值作為參照，對比本試驗中樣品3的最大值或最小值，算出最大相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，所測結(jié)果見表5。

表5 樣品3比對試驗

由表5可知：該方法所得結(jié)果與國標(biāo)方法所得結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍在5％以內(nèi)。為了進(jìn)一步考察測定的準(zhǔn)確性，采用加入回收法，結(jié)果見表6。

表6 回收試驗結(jié)果 ％

實驗發(fā)現(xiàn)：所測各元素的回收率均在90％ ～110％之間，符合實驗要求。

3 結(jié) 論

為了確定實驗方法，試驗分別研究了樣品的焙燒溫度、溶液酸度、元素之間的干擾，以及實驗的準(zhǔn)確度和精確度實驗，實驗表明樣品的6次檢測結(jié)果的最大相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5％，所測各元素的回收率均在90％ ～ 110％之間。說明該法適合古丈礦區(qū)樣品的V2O5、Ni、Mo、Mn、P元素的檢測，并在實際操作中得以實施運(yùn)用。對研究類似古丈礦區(qū)黑色頁巖型釩礦床具有長遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。

［1］ 羅倩華. 等離子體發(fā)射光譜分析測定鋁合金中銅鎂錳鐵鎳鋅錫鋁［J］.冶金分析， 1999， 19（6）： 58.

［2］ 辛仁軒， 辛玲之. 順序等離子體光譜技術(shù)測定煤飛灰中常量、少量和微量元素［J］. 光譜實驗室，1996 ，13 （4）： 35.

［3］ 劉淑娟， 羅明標(biāo)， 龔霞. ICP-AES同時測定不銹鋼中的Cr， Ni， Ti［J］. 華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報， 2000， 23（4）： 305-308.

［4］ 楊德杰， 李紅， 張興梅. ICP-AES法測定鑄鐵中Si、Mn、Cr、Ni的研究［J］.鍋爐制造， 2005，（3）： 68-70.

［5］ 徐金玲， 李力， 王榮. ICP-AES法同時測定鋰離子正極材料鈷酸鋰的雜質(zhì)元素［J］. 礦冶工程， 2009， 29（3）： 75-77.

［6］ 劉琰， 夏陽， 牟新玉. ICP-AES法測定高純金屬鎳中雜質(zhì)元素［J］. 安徽冶金， 2005，（3）： 16-18.

Determ ination of M etal and Phosphorus Content in Large Vanadium Ore in Guzhang Area

XU Hongliu1， DENG Shupei1，XIAO Liqing1，SU Weihan1，TANG Yushuang1，CHEN Aiqing2
（1. Hunan Nonferrous Geological Prospecting Institute Test Center， Changsha， Hunan 410000，China；2. CAS Key Laboratory of Mineralogy and Metallogeny，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou，Guangdong 510640，China）

In recent years， there is a m ine vanadium ore survey projects through the review， proved the existence of the District large vanadium ore deposit interlayer is rich in molybdenum， nickel， manganese， phosphorus elements in Guzhang，Hunan. The determ ination of vanadium， molybdenum， nickel， manganese and phosphorus in vanadium ores by ICP method w ith wuich method was also determ ined. The experiment proves that the method is simple，convenient and accurate， and can guarantee the accuracy of the experiment results. It is suitable for the simultaneous detection of multiple elements in the m ine area.

Vanadium ore；Metal content；Test

TG115.3+3

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.053

2016-03-20

徐洪柳（1985-），女，江蘇徐州人，助理工程師，研究方向：地質(zhì)樣品中有色金屬成分的檢測，手機(jī)：13787106230，E-mail：136887311@qq.com.