原子吸收測(cè)定礦石中錳的含量分析

陳凱

摘 要：錳以及錳化合物在現(xiàn)代工業(yè)之中應(yīng)用十分廣泛，在鋼鐵工業(yè)之中應(yīng)用最為廣泛，在鋼鐵行業(yè)之中錳的用量在90%-95%之間。由此可見(jiàn)錳元素在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的位置十分重要，文章對(duì)原子吸收測(cè)定礦石中的錳含量進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：原子吸收測(cè)定；礦石；錳含量

中圖分類(lèi)號(hào)：O657.31 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）13-0118-02

Abstract： Manganese and manganese compounds are widely used in modern industry， and the most widely used in iron and steel industry， with the amount of manganese in iron and steel industry being between 90% and 95%. Therefore， the position of manganese element in the development of national economy is very important. In this paper， the determination of manganese content in ore by atomic absorption spectrometry is analyzed.

Keywords： atomic absorption spectrometry； ore； manganese content

1 錳礦儲(chǔ)備與錳礦利用介紹

錳屬于一種過(guò)渡金屬，質(zhì)地十分堅(jiān)硬，當(dāng)錳處于固態(tài)形態(tài)的時(shí)候，錳以四種同素異形體存在。錳在空氣之中非常容易發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化之后會(huì)生成褐色的氧化物覆蓋層，在地殼之中錳含量較大，通常都是以化合物的形式在自然界之中分布。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料可知，我國(guó)陸地錳礦產(chǎn)出地有840多處，分散在各個(gè)省、市、自治區(qū)。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，我國(guó)的錳礦石開(kāi)采冶煉技術(shù)不斷進(jìn)步與發(fā)展。同時(shí)錳產(chǎn)品深加工技術(shù)也在不斷進(jìn)步，在很大程度上降低了對(duì)錳礦石品質(zhì)的要求，這樣就十分有效的增加了錳礦石的可利用資源量。此外，錳礦山的采礦技術(shù)也在不斷提升不斷進(jìn)步，以往那些難以開(kāi)采的錳礦體，現(xiàn)在也能開(kāi)采。因此，可利用錳礦資源在一定程度上增加，精確測(cè)定礦石之中的錳含量越來(lái)越重要。

2 礦石中錳含量的分析方法

2.1 測(cè)定常量錳的滴定法

測(cè)定常量錳的滴定法也叫做硫酸銨法，這一方法主要是采用硝酸-磷酸對(duì)試樣進(jìn)行混合溶解，之后在硝酸銀存在的情況下應(yīng)用硫酸銨，硫酸銨對(duì)錳具有氧化作用，會(huì)把錳氧化成高錳酸，之后再用指示劑按照硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，指示劑為N-本帶鄰氨基苯甲酸。這種方法在錳礦開(kāi)采以及錳礦加工之中應(yīng)用廣泛，主要是因?yàn)檫@種方法的測(cè)定速度比較快。

2.2 高錳酸鉀分光光度法

這種方法主要是采用氫氧化鈉對(duì)試料進(jìn)行溶解，之后再采用硫酸以及硝酸進(jìn)行酸化處理，在磷酸存在時(shí)，利用高碘酸鉀對(duì)試料的氧化作用使試料顯色，之后再測(cè)量其吸光度，測(cè)量時(shí)在分光光度計(jì)波長(zhǎng)525nm處測(cè)量。

2.3 催化光度法

這種方法主要采用活化劑應(yīng)用高碘酸鉀氧化溴酚藍(lán)指示反應(yīng)，活化劑為鄰菲 啉。溴酚藍(lán)屬于一種酸堿指示劑，溴酚藍(lán)的變色范圍在3.1-4.6之間。其酸性主要呈現(xiàn)為黃色，其堿性主要呈現(xiàn)為紫色，而錳能夠催化高碘酸鉀氧化溴酚藍(lán)變色反應(yīng)。采用此方法對(duì)礦石中的錳含量進(jìn)行測(cè)量時(shí)主要是在558nm波長(zhǎng)處進(jìn)行高靈敏度的痕量錳測(cè)定。

2.4 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）主要是利用氣態(tài)原子吸收一定波長(zhǎng)光輻射的作用，讓原子中外層的電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)?，F(xiàn)階段，原子吸收光譜法在無(wú)機(jī)元素的定量分析之中應(yīng)用十分廣泛，并且取得了不錯(cuò)的應(yīng)用成果。

3 實(shí)驗(yàn)方法

3.1 檢測(cè)儀器與檢測(cè)試劑

檢測(cè)儀器：賽多利斯電子天平，負(fù)責(zé)研究之中的稱(chēng)重工作；一臺(tái)原子吸收分光儀器（日立Z 201型），錳空心極燈等。檢測(cè)試劑：20ug/ml錳標(biāo)準(zhǔn)溶液，準(zhǔn)備過(guò)程為：將濃度為1000ug/ml的錳標(biāo)準(zhǔn)溶液20ml加入1000ml的容量瓶之中，搖晃容量瓶將溶液搖勻備用。

3.2 校準(zhǔn)曲線的制取

準(zhǔn)備六個(gè)容量瓶，容量均為100ml，將0.5ml、10ml、15ml、20ml以及25ml的錳標(biāo)準(zhǔn)溶液分別放置在六個(gè)容量瓶之中，搖晃容量瓶將溶液搖勻備用。

3.3 處理試樣

在聚四氟乙烯燒杯之中加入分析樣品，采用少量的蒸餾水將試樣浸潤(rùn)，之后再將10ml的鹽酸加入燒杯之中，讓試樣進(jìn)行低溫分解，在加入鹽酸5min之后，將3ml NHO3（優(yōu)級(jí)純）加入燒杯之中，并且對(duì)燒杯進(jìn)行加熱，加熱的時(shí)間控制在15min之內(nèi)。加熱結(jié)束之后將2ml的高氯酸、2ml的氫氟酸加入燒杯之中，再次對(duì)燒杯進(jìn)行加熱，當(dāng)高氯酸冒白煙接近干時(shí)停止加熱。利用蒸餾水燒杯壁進(jìn)行清洗，之后將2ml的NHO3加入燒杯之中，繼續(xù)對(duì)燒杯進(jìn)行加熱讓可溶性鹽類(lèi)溶解等可溶性鹽類(lèi)溶解完成之后，將試樣從燒杯轉(zhuǎn)移到容量瓶之中，容量瓶為100ml，定容，搖晃容量瓶將溶液搖勻之后靜置2h等待檢測(cè)。

4 結(jié)果與討論

4.1 結(jié)果

（1）緊密度試驗(yàn)結(jié)果，本次研究針對(duì)三個(gè)樣品共進(jìn)行了四次平行測(cè)定，三個(gè)樣品中有兩個(gè)為精粉一個(gè)為燒結(jié)精粉，應(yīng)用校準(zhǔn)曲線測(cè)量結(jié)果對(duì)試驗(yàn)方法的精密度進(jìn)行評(píng)價(jià)。測(cè)量結(jié)果為，三個(gè)樣品四次平行測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.01-5.54%之間，研究結(jié)果表明，原子吸收光譜試驗(yàn)方法的精密度高。

（2）回收率試驗(yàn)

在回收率試驗(yàn)中缺礦石含錳高標(biāo)樣，所以在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中母液采用的是本次實(shí)驗(yàn)之中的場(chǎng)地?zé)Y(jié)精粉。燒結(jié)精粉的濃度為45.231ug/ml，在試驗(yàn)過(guò)程中添加的錳劑量為50ug和100ug，回收率試驗(yàn)結(jié)果按照試驗(yàn)平均值2.202%取真實(shí)值。

4.2 討論

通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高氯酸、氫氟酸以及鹽酸、NHO3等在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，采用加熱的方式就能夠輕易的讓它們蒸發(fā)。另外，在除了氫離子之外，不引入其他任何的陽(yáng)離子的情況之下，在試樣之中加入適量的鹽酸讓試樣初步溶解，部分雜質(zhì)會(huì)在試樣溶解的過(guò)程之中分解，主要被分解為揮發(fā)性物質(zhì)，這樣就輕易被除去了。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究可知，在實(shí)際測(cè)定過(guò)程中硅會(huì)在一定程度上干擾錳，從而影響錳含量測(cè)定結(jié)果。因此，為了保證礦石中的錳含量測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須要采取措施解決硅對(duì)錳的干擾問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)可以采用氫氟酸，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氫氟酸能夠使硅化合物溶解，并且能夠讓硅變?yōu)镾iF4氣體，從而輕易的將硅除去了。想要測(cè)定硅是否被去除，可以準(zhǔn)備一個(gè)三角瓶（300ml），在這個(gè)三角瓶之中倒入溶解的溶液，然后再將5ml的硫酸加入三角瓶之中，硫酸的濃度為2.5%；之后再將5ml的鉬氨酸加入三角瓶之中，鉬氨酸的濃度為5%，搖晃三角瓶，搖晃均勻之后將三角瓶靜置，15min之后將5ml草酸加入三角瓶之中，草酸的濃度為10%，搖晃30s之后將5ml硫酸亞鐵加入三角瓶之中，仔細(xì)觀察如果發(fā)現(xiàn)溶液變成藍(lán)色就說(shuō)明硅沒(méi)有被完全去除。溶液之中的硅去除能夠在很大程度上將溶液之中的物質(zhì)量減少，有利于原子吸收測(cè)定。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)證明這種酸組合對(duì)礦石之中的錳溶解效果很好，對(duì)于原子吸收測(cè)定礦石中的錳含量來(lái)說(shuō)具有積極作用。

在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中未溶解殘?jiān)鼘?duì)實(shí)驗(yàn)的影響，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究可以得知，猛在酸里面非常容易溶解，所以在一般情況下猛在殘?jiān)械臍埩魬?yīng)該是非常少的，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中還是要進(jìn)一步驗(yàn)證猛殘留問(wèn)題，以此保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。主要驗(yàn)證方式為：首先將溶液靜置2h，之后對(duì)溶液進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾得到的殘?jiān)褪球?yàn)證對(duì)象，對(duì)殘?jiān)M(jìn)行清洗，之后采用適量熔劑對(duì)清洗之后的殘?jiān)M(jìn)行熔融，這里的的熔劑采用碳酸鈉，劑量為1g。之后用稀鹽酸對(duì)熔融的殘?jiān)M(jìn)行浸取，最后制成溶液，將溶液與試樣進(jìn)行統(tǒng)一的測(cè)定。測(cè)定結(jié)果顯示，對(duì)比的空白和對(duì)應(yīng)的原子吸收值沒(méi)有很大的差別。根據(jù)此研究結(jié)果就能夠推斷出，在實(shí)際的操作之中未溶解殘?jiān)鼘?duì)實(shí)驗(yàn)的影響非常小，基本不用考慮未溶解殘?jiān)鼘?duì)測(cè)定結(jié)果的影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，錳在我國(guó)鋼鐵工業(yè)之中的位置非常重要。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展鋼鐵工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展影響越來(lái)越大，錳元素逐漸受到大家的關(guān)注。本文研究分析了原子吸收測(cè)定礦石中的錳含量，首先對(duì)錳礦儲(chǔ)備以及錳礦利用的基本情況進(jìn)行了說(shuō)明，然后介紹礦石中錳含量的分析方法，最后采用原子吸收光譜法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.01-5.54%之間，具有十分良好的重得性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知原子吸收測(cè)定法準(zhǔn)確有效。希望通過(guò)以上分析研究能夠?qū)ΦV石中錳含量的測(cè)定提供有效參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王莎莎.原子吸法在礦石中Zn、Cu、及Pb元素檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用[J].世界有色金屬，2017（15）：219-220.

[2]楊杰.火焰原子吸收光譜法測(cè)定礦石中錳的含量[J].資源信息與工程，2017，32（03）：95-96.

[3]蓋莉莉，李?yuàn)檴?，曹英?火焰原子吸收法測(cè)定多種礦石中的砷元素含量[J].化工管理，2017（08）：135.

[4]張延玲，孫銀生，楊珍.原子吸收法測(cè)定礦石中錳含量的不確定度評(píng)價(jià)分析[J].河南科技，2015（23）：59-60.

[5]覃水煉.容量分析法測(cè)定礦石中錳含量的研究進(jìn)展[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2015（16）：25-26.

[6]嚴(yán)秀宏.原子吸收法在測(cè)定礦石中的Cu、Pb、Zn元素方面的應(yīng)用[J].廣州化工，2013，41（08）：35-36.

[7]任艷霞.原子吸收分光光度法在礦石礦物分析中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（06）：235.