多重快速制樣-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定鉻鐵礦中鈣、鎂、鐵、鋁、硅、鉻

肖宇 魏俊 李永麗 康衛(wèi)

（1.綿陽海關綜合實驗室 四川綿陽 621000；2.四川精標檢測技術有限公司；3.南充海關綜合實驗室）

1 前言

鉻是重要的戰(zhàn)略物資之一，具有質硬、耐磨、耐高溫、抗腐蝕等特性，在冶金工業(yè)、耐火材料和化學工業(yè)中具有廣泛的應用[1]。 鉻鐵礦是我國的短缺礦種，儲量少、產量低，每年消費量的80%以上依靠進口，全國每年進口鉻鐵礦約1.0×107t，鉻鐵礦的全分析檢測頻次非常高，涉及國際貿易和結算金額較大。 我國現(xiàn)行鉻鐵礦國標分析方法采用多種方法分解樣品[2-6]，幾種方法耗用的時間均較長，且使用的方法不同，導致鉻鐵礦分析所需周期長、工作量大、對環(huán)境污染較大。因此，開發(fā)一種簡便、快速、高效的鉻鐵礦檢測方法體系具有極大的經濟效益和社會效益。本方法檢測結果準確，試劑品種及用量少、熔解溫度較低，縮短了鉻鐵礦檢測周期，具有較高的社會及經濟價值。

2 實驗部分

2.1 試劑及標準溶液

過氧化鈉（Na2O2）、氫氧化鈉（NaOH）、鹽酸（HCl）、硝酸（HNO3）為分析純；鈣（Ca）標準儲備溶液、鎂（Mg）標準儲備溶液、鐵（Fe）標準儲備溶液、鋁（Al）標準儲備溶液、硅（Si）標準儲備溶液、鉻（Cr）標準儲備溶液（100 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；鉻鐵礦成分分析標準物質GBW（E）070132；分析用水均為去離子水。

2.2 儀器及工作條件

高溫爐、控溫電熱板、鉑金坩堝、聚四氟乙烯容量瓶、聚四氟乙烯燒杯、電磁式制樣粉碎機（DF-4）；電感耦合等離子光譜儀（Prodigy XP），配有同心霧化器、蠕動泵進樣，入射功率1.1 kW，輔助氣流量0.2 L/min，霧化氣壓力28 PSI，樣品提升量1.4 mL/min。

2.3 預試樣制備

取鉻鐵礦樣品500g 左右，粉碎后過孔徑為75μm篩網(wǎng)（200 目篩），混合均勻后105℃烘約2 h，置于干燥器中冷卻至室溫，備用。

2.4 繪制標準曲線

以混合標準儲備液配制成0 μg/mL、0.10 μg/mL、0.20 μg/mL、0.40 μg/mL、0.80 μg/mL 系列標準溶液，溶劑為5% HNO3溶液。

3 結果與討論

3.1 堿熔體系及堿試劑用量的選擇

我國現(xiàn)行鉻鐵礦國標分析方法測Al、Ca、Mg、Fe含量時用濃的高氯酸、硝酸、鹽酸進行加熱溶解，然后用Na2O2經800～1 000℃高溫熔融；測定硅含量時用混合熔劑（無水碳酸鈉、四硼酸鈉、硝酸鉀）于1 000～1 100℃制備測試樣；測定Cr 含量時用Na2O2于800～850℃熔融后制備試樣，耗時較長，能耗較大且污染嚴重。本方法使用Na2O2、NaOH 混合熔劑體系，525℃，結合電感耦合等離子光譜法（ICP-AES），可快速、高效、準確對鉻鐵礦中Ca、Mg、Fe、Al、Si、總Cr 含量進行分析，結果均較滿意。

稱取0.5 g 預試樣，加入1 g Na2O2、1 g NaOH，混合均勻，用鉑絲混勻，在525℃的高溫爐中熔融，熱水浸取，HCl 中和，稀釋定容至100 mL。 使用ICP 對試液中Ca、Mg、Fe、Al、Si、Cr 含量進行分析，檢測周期3～4 h，方法簡單快速、結果準確、使用試劑少，可大大減少環(huán)境負擔。 不同配比體系下堿熔效果詳見表1。

表1 不同配比體系下堿熔效果

經過不同堿試劑用量實驗發(fā)現(xiàn)，在0.5 g 樣品情況下， 加入1 g Na2O2和1 g NaOH 與樣品充分混合后525℃加熱1 h，樣品熔融完全且引入的污染較小。

3.2 儀器分析譜線的選擇

礦石樣品光譜干擾較多，采用ICP-AES 時選用干擾較小的譜線， 分析線分別為Ca 315.887 nm，Mg 279.553 nm，F(xiàn)e 240.489 nm，Al 394.401 nm，Si 251.611 nm，Cr 267.716 nm。

3.3 精密度實驗

精密度實驗結果詳見表2。

3.4 加標回收實驗

稱取鉻鐵礦樣品， 加入標準溶液后按上述方法熔樣后測定，按實驗方法進行測定，計算回收率，詳見表3。

表2 精密度實驗

3.5 檢出限

表3 回收率實驗

在最佳測試條件下， 對空白連續(xù)測定20 次，以3 倍標準偏差計算方法的檢出限，結果詳見表4。

表4 空白實驗

4 結語

根據(jù)以上實驗結果，對鉻鐵礦樣品的稱樣量、堿熔體系的配比及用量、熔樣溫度及時間進行了優(yōu)化，確定試樣0.5 g、1 g Na2O2與1 g NaOH，525℃，60 min熔融鉻鐵礦結合電感耦合等離子發(fā)射光譜法， 可快速、準確地對樣品中中Ca、Mg、Fe、Al、Si、總Cr 含量進行測定。 根據(jù)精密度、準確度及空白實驗可知，本方法能夠滿足鉻鐵礦的分析要求。