偏硼酸鋰溶解硅酸鹽方法的改進

黃　勁，朱　亮，何樹艷

（新疆地礦局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊實驗室，新疆 烏魯木齊 830013）

·地質(zhì)與礦業(yè)工程·

偏硼酸鋰溶解硅酸鹽方法的改進

黃勁*，朱亮，何樹艷

（新疆地礦局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊實驗室，新疆 烏魯木齊 830013）

偏硼酸鋰溶礦電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時測定硅酸鹽中硅鐵鋁等10種元素的方法是現(xiàn)今做硅酸鹽效率較高的方法。但實際做樣時，存在操作復雜，熔珠不能完全提取的問題，通過查閱文獻和試驗，采用熱解石墨坩堝作為熔礦器皿能更好的簡化操作流程，提高精密度，結(jié)果更準確。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜；硅酸鹽；偏硼酸鋰；熱解石墨坩堝

傳統(tǒng)硅酸鹽分析方法主要采用銀坩堝堿溶和酸溶2種溶礦方式，用重量法、容量法、原子吸收法、比色法等方法測試其中十幾項元素[1]。方法較多，流程較長，成本高，近年來由于X射線熒光光譜儀和電感耦合等離子體光譜儀的推廣，硅酸鹽分析方法逐漸轉(zhuǎn)移到這2種儀器中[2-5]。本次實驗主要采用電感耦合等離子體光譜儀進行測定。現(xiàn)有最簡單的方法是采用偏硼酸鋰熔融[6]，其熔融器皿一般采用自制石墨碳粉模具和光譜純石墨坩堝[7]，作者首先采用了這2種熔融器皿進行試驗，通過比較，提出采取新的熔融器皿。

熱解石墨坩堝具有純度高、致密、透氣率低、耐高溫、耐強酸、堿腐蝕、抗驟冷、驟熱變化、易洗滌等優(yōu)點。采用熱解石墨坩堝，用NaOH、KOH、Na2O2或HF做熔（溶）劑處理的硅酸鹽試樣，使分析方法變得簡便、快捷，并能達到同樣的效果[8]。作者采用熱解石墨坩堝作為溶礦器皿處理樣品，不僅使用次數(shù)多，更可使提取更加簡單，熔珠能完全溶于提取液中。通過對水系沉積物、土壤、巖石3種國家一級標準物質(zhì)測試比較，改進后的方法精密度更高，準確度更好。

1　實驗部分

1.1儀器耗材及工作參數(shù)

儀器：iCAP 6300 Radial型電感耦合等離子體光譜儀（美國賽默飛世爾）；

工作參數(shù)：ICP功率1150W，冷卻器流量15.0L/min，輔助氣流量0.5L/min，霧化器流量0.7L/min，樣品沖洗30s，分析最大積分時間：短波15s，長波5s，沖洗泵速100r/min，分析泵速50r/min，泵穩(wěn)定時間5s。

潔盟JP-040S超聲波清洗機；

BS110S電子天平（0.0001g，賽多利斯公司）；

高溫電阻爐（最高1200℃，沈陽節(jié)能電爐廠）；

光譜純石墨坩堝；熱解石墨坩堝。

1.2標準物質(zhì)和主要試劑

水系沉積物標準物質(zhì)：GBW07301a；土壤標準物質(zhì)：GBW07401；巖石標準物質(zhì)：GBW07103。

硝酸；鹽酸；偏硼酸鋰（試劑全為優(yōu)級純）。

1.3元素分析譜線的波長

利用儀器性能特點對每個元素選定2～3條不同級次的譜線進行測定，然后分析觀察每條譜線的發(fā)射強度，再考慮元素的檢出限、共存元素對其干擾和該元素的線性范圍，選擇元素的最佳波長，并校準譜線。各元素分析譜線的波長及參數(shù)見表1。

1.4實驗方法

1.4.1溶礦方法一

在25mL瓷坩堝中填充2/3石墨粉，用自制的模具，壓成坩堝狀。樣品熔融冷卻后，取出熔融塊，倒掉石墨粉，瓷坩堝可重復使用。

稱取0.1000g樣品和0.5000g無水LiBO2于15mL瓷坩堝內(nèi)，混勻樣品，然后轉(zhuǎn)移至制備好的石墨粉坩堝內(nèi)。將坩堝放入已升溫至1000℃的高溫馬弗爐中，恒溫30min后取出，冷卻后用鑷子取出球狀熔融物，放入40mL濃度為10%HNO3的100mL燒杯中，放入超聲波清洗器中振動約30min，待熔融物完全溶解后，將燒杯中的溶液轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻待測[9]。

表1　各元素分析波長及譜線級次

1.4.2溶礦方法二

稱取0.1000g樣品和0.4000g無水LiBO2混勻置于10mL石墨坩堝中，石墨坩堝放入瓷坩堝中并置于1050℃高溫爐中熔融15min。取出坩堝，立即將熔珠倒入已備好的有30mL左右的5%的王水100mL燒杯中，將燒杯放入超聲波振蕩器，待熔鹽完全溶解清亮后（約15min），移入50mL容量瓶中，用5%的王水稀釋至刻度；從容量瓶中分取15.00mL溶液于25.00mL比色管中，用5%的王水稀釋至刻度，搖勻備用[10]。

1.4.3溶礦方法三（改進后）

稱取0.1000g樣品和0.4000g無水LiBO2混勻置于10mL熱解石墨坩堝中，熱解石墨坩堝放入瓷坩堝中并置于1150℃高溫爐中熔融15min。取出冷卻約1min后，將坩堝和熔融的樣品一并倒入備好50mL左右5%的王水100mL燒杯中，放入超聲波振蕩器，待熔鹽完全溶解清亮后（約15min），移入100mL容量瓶中；用5%的王水稀釋至刻度，搖勻備用。

1.4.4空白及標準工作曲線

準確稱取0.4000g無水LiBO2置于以上3種溶礦方式的溶礦器皿中，按照各方法制備空白溶液。采用土壤標準物質(zhì)GBW07401按各自步驟制備高標溶液。

2　結(jié)果與討論

2.1熔樣器皿的選擇

方法一用光譜純碳粉做臨時熔樣器皿，操作復雜，熔珠易與瓷坩堝接觸產(chǎn)生污染且熔珠易包裹碳粉，提取時間長，提取溶液渾濁不清亮，易堵塞霧化器；方法二用光譜純石墨坩堝做熔樣器皿損耗大，一個只能用4次左右，熔珠倒出后底部還有殘留且每個樣殘留量不同，易造成結(jié)果偏低精密度差；方法三采用熱解石墨坩堝做熔樣器皿，操作簡單，熔珠能完全溶入溶液中，溶液清亮，且熱解石墨坩堝使用次數(shù)多（一般可用50次），相對降低了成本。

2.2熔珠冷卻的討論

方法一熔融后冷卻至室溫再提取，提取時間長，易造成硅酸析出產(chǎn)生白色沉淀使SiO2含量偏低，古麗冰[11]等對熔珠溶解問題進行了專題討論；方法二不經(jīng)過冷卻直接倒入提取液中提取，在傾倒過程中，易將高溫熔珠與燒杯壁接觸從而損壞燒杯且在高溫條件下不易操作；方法三冷卻約1min后熔珠還保持一定溫度，和坩堝一起放入提取液中不僅不會使溶液濺射，也便于操作，而且提取時溫度高易使熔珠溶解（冷卻太長熔珠溫度低不易提取，太短溫度太高易濺射）。

2.3方法精密度

采用以上3種方法熔融巖石標準物質(zhì)（GBW07103）12次，提取后上儀器測定，統(tǒng)計其平均值和相對標準偏差用于比較3種方法的精密度，結(jié)果見表2。

表2　方法的精密度對比

2.4方法準確度

采用以上3種方法對水系沉積物標準物質(zhì)GBW07301a、土壤標準物質(zhì)GBW07401、巖石標準物質(zhì)GBW07103進行測定，其結(jié)果對比見表3。

表3　方法準確度對比

從表2和表3可以看出：改進后的方法三的精密度和準確度均高于方法一和方法二，且操作簡單，便于操作。通過大量實際分析樣品證明改進后的方法切實可行。

3　結(jié)語

通過3種熔礦方法的比較，改進后的方法操作簡單易行，相對成本低；通過對水系沉積物、土壤、巖石3種國家一級標準物質(zhì)測試比較，改進后的方法相對標準偏差RSD%均小于2%相對誤差RE%在國家允許范圍內(nèi)均小于前2種方法，分析質(zhì)量得到很好的提高。

[1]《巖石礦物分析》編委會.巖石礦物分析（第二分冊）[M].4版.北京：地質(zhì)出版社，2011.

[2]張振華，趙朔，曹峰.x射線熒光光譜法熔融制樣測定硅酸鹽樣品中的主、次成分[J].實驗室科學，2013，16(2)：6-9.

[3]譚小寧，嚴志遠，賀繼春.X-射線熒光光譜儀熔片法測定硅酸鹽中主量元素[J].福建分析測試，2006，15(3):23-25.

[4] 張永盛，譚雪英.ICP-AES法同時測定硅酸鹽巖石中硅、鋁、鐵、鎂、鈣、鈦、錳和鋯[J].地質(zhì)實驗室，1992，8(6):346-348.

[5] 王松君，王璞珺，常平，甘樹才，侯悅.ICP-AES分析技術在巖石樣品快速分析中的應用[J].吉林大學學報：理學版，2007，45(6)：1027-1031.

[6]張慧君.巖石全分析中偏硼酸鋰熔礦的應用[J].學術論壇，2006(7):150-151.

[7] 朱克勇.偏硼酸鋰—石墨粉墊層瓷坩堝熔礦硅酸鹽快速系統(tǒng)分析法[J].陶瓷研究，2001，16(4):7-9.

[8]賈立勝，高風光.熱解石墨坩堝（PG）在鋁礦石和硅酸鹽試樣中的應用[J].有色金屬分析通訊，2002，6(118):21-22.

[9]王龍山，郝輝，王光照，胡建平.偏硼酸鋰熔礦—超聲波提取—電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定巖石水系沉積物土壤樣品中硅鋁鐵等10種元素[J].巖礦測試，2008，27(4):287-290.

[10]馬生鳳，溫宏利，鞏愛華，屈文俊，曹亞萍.偏硼酸鋰堿熔電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定硫化物礦中硅酸鹽礦的主成分[J].巖礦測試，2009，28(6):535-540.

[11]古麗冰，邵宏翔，舒桂明.ICP—AES法對硅酸鹽測定中Li?BO2與樣品熔融后玻璃熔珠酸溶解問題的研究[J].光譜實驗室，2000，17(5):503-505.

Improvement on the Method of Dissolving the Silicate with Lithium Metaborate

HUANG Jin,ZHU Liang,HE Shu-yan
(Laboratory of the First Regional Geological Survey Brigade of Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources,Urumqi Xinjiang 830013,China)

Lithium metaborate dissolved mineral inductively coupled plasma emission spectrometry simultaneous determination of silicate in ferrosilicon aluminum and other 10 kinds of element method is now doing silicate with high efficiency.But in practice, there is a problem that the operation is complex and the bead can not be completely extracted.Through the literature and test the author of this paper is to simplify the operation flow,improve the precision and make the results more accurately adopting pyrolytic graphite crucible as melting ware.

inductively coupled plasma atomic emission spectrometry；silicate；lithium metaborate；pyrolytic graphite crucible

P57

B

1004-5716(2016)11-0120-04

2015-11-11

2015-11-11

黃勁（1983-），男（漢族），四川樂至人，工程師，現(xiàn)從事光譜分析和化驗測試工作。