堿熔-ICP-AES法測(cè)定鋯鈦砂礦中鋯和鈦

【摘要】本文研究了用ICP-AES 法測(cè)定鋯鈦砂礦中鋯和鈦含量的方法。主要考察了不同溶樣方法對(duì)樣品的溶解程度，最終選擇了堿熔、水浸出，過濾分離除去大量鹽類，鹽酸介質(zhì)ICP-AES測(cè)定的方法?？疾炝擞绊憸y(cè)定結(jié)果的各個(gè)因素，選擇了分析波長(zhǎng)，確定了儀器分析條件。得出ZrO2的檢出限為0.0012%，測(cè)定范圍： 0.004%～10%。TiO2的檢出限為0.0069%，測(cè)定范圍： 0.020%～20%。

【關(guān)鍵詞】鋯鈦砂礦ICP-AES 法 鋯和鈦的測(cè)定

前言

鋯鈦砂礦的主要工業(yè)礦物有鋯英石、鈦鐵礦和金紅石，同時(shí)含有獨(dú)居石等，組成較為復(fù)雜，并且這些礦物大部分已經(jīng)單體解離，是一種較難消解的礦石，除氫氟酸外，幾乎不溶于所有的酸。由于礦物中鈦、鋯含量高，而鈦、鋯又易水解形成難溶的偏鈦酸、偏鋯酸析出，給定量分析帶來很大困難。鋯鈦砂礦分析通常采用容量法、比色法、X—射線熒光光譜法等方法。容量法和比色法具有測(cè)試步驟繁瑣、測(cè)試周期長(zhǎng)、測(cè)試成本高的不足; X—射線熒光光譜法適合多元素同時(shí)分析，在只測(cè)定單元素時(shí)不建議使用。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ ICP-AES）已被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域各種類型樣品的分析測(cè)試，但應(yīng)用于分析鋯鈦砂礦的報(bào)道很少，難點(diǎn)在于樣品的前處理。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器

ICP-AES Thermo 6300電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（美國(guó)賽默飛世爾）; 配有中階梯光柵分光系統(tǒng)，電荷注入檢測(cè)器（CID），三層石英同心矩管，高效渦流霧化器。

1.2主要試劑

鹽酸;硝酸;氫氟酸;高氯酸;過氧化鈉;超純水（電阻率大于18.2MΩ?cm）。

鈦及鋯標(biāo)準(zhǔn)溶液1000ug/ml（深圳市時(shí)得佳科技有限公司）;

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 試樣前處理

方法1：高氯酸-氫氟酸-硝酸溶樣：準(zhǔn)確稱取0.1000 g 鋯鈦砂礦樣品于30mL聚四氟乙烯坩堝中，加10ml氫氟酸、10ml硝酸、2ml高氯酸，放電熱板上加熱溶解至高氯酸白煙冒盡，加入10ml（1+1）的硝酸提取，取下冷卻，轉(zhuǎn)入50ml試管中，定容至刻線搖勻待測(cè)。

方法2：無(wú)水碳酸鈉-硼酸混合溶樣：準(zhǔn)確稱取0.2000 g 鋯鈦砂礦樣品于鉑金坩堝中，加3～4g無(wú)水碳酸鈉-硼酸混合溶劑，混勻，在高溫爐中由低溫升至1000℃熔融30min。取出冷卻，將坩堝置于250 mL 燒杯中，加100mL熱水提取，加熱煮沸，取下，加入20ml硝酸酸化，定容至100ml試管中搖勻待測(cè)。

方法3：過氧化鈉溶樣：準(zhǔn)確稱取0.2000 g 鋯鈦砂礦樣品于30mL 鎳坩堝中，加3～4g過氧化鈉，混勻，再覆蓋一層，在高溫爐中由低溫升至750℃熔融10min。取出冷卻，將坩堝置于250 mL 燒杯中，加50mL熱水提取，加熱煮沸，加20ml鹽酸酸化，放置冷卻，轉(zhuǎn)入100ml試管中，搖勻待測(cè)。

方法4：過氧化鈉溶樣—過濾分離除雜：準(zhǔn)確稱取0.2000 g 鋯鈦砂礦樣品于30mL 鎳坩堝中，加3～4g過氧化鈉，混勻，再覆蓋一層，在高溫爐中由低溫升至750℃熔融10min。取出冷卻，將坩堝置于250 mL 燒杯中，加100mL熱水提取，加熱煮沸，放置冷卻，用定性濾紙過濾，沉淀用20g /L 氫氧化鉀溶液洗滌2～3次。用20mL熱的 HCl （1+1） 分次溶解沉淀于原燒杯中，再用熱水洗滌3～4次，將溶液移入100 mL 試管中定容，根據(jù)鋯、鈦含量選擇最佳分析譜線進(jìn)行測(cè)定。必要時(shí)進(jìn)行稀釋。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理方法的選擇

本文實(shí)驗(yàn)了四種樣品前處理方法：（1）高氯酸-氫氟酸-硝酸溶礦。此方法用硝酸提取后溶液有沉淀，最終結(jié)果偏低，最終未選用。（2）無(wú)水碳酸鈉-硼酸混合溶樣。此方法溶樣溶液清亮，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，但溶樣溫度在1000℃作用，需要用到昂貴的鉑金坩堝，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大批量分析，且熔融樣品不容易提取，所以只用作結(jié)果對(duì)比實(shí)驗(yàn);（3）過氧化鈉溶樣。過氧化鈉熔融—鹽酸酸化后溶液清亮，但測(cè)定時(shí)，由于鹽份過高造成儀器不穩(wěn)定;（4）過氧化鈉熔融-過濾分離。次方法是在過氧化鈉熔融后先進(jìn)行過濾分離再酸化，此方法溶液清亮，有效去除了鹽份的干擾，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。

2.2 坩堝的選擇

本文采樣剛玉坩堝和鎳坩堝兩種坩堝溶樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在剛玉坩堝中用過氧化鈉熔融，鋯空白值較高，對(duì)低含量鋯的測(cè)定影響較大，對(duì)鈦的測(cè)定無(wú)影響。在鎳坩堝中用過氧化鈉熔融，溶樣效果好，鋯、鈦的空白值都低，最終選擇用鎳坩堝。

2.3 譜線選擇及線性范圍

采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液配制標(biāo)準(zhǔn)系列。Zr譜線選擇256.8nm，鈦?zhàn)V線選擇339.198nm處，線性范圍寬，無(wú)干擾元素。

2. 4 基體的分離和干擾情況

由于ICP-AES 的高溫和具有很高的電子密度，所以化學(xué)干擾很少。只有當(dāng)易電離元素大量存在時(shí)，才考慮電離干擾。ICP光譜分析中的主要干擾為光譜干擾和基體效應(yīng)，本方法采用堿熔過濾后除去大部分鹽份。其余雜質(zhì)元素Mn、Fe、La、Ce、Co、Cu、Ni、Cd 均不干擾鋯的測(cè)定。

2.5 最低檢出限實(shí)驗(yàn)

同時(shí)做7份樣品空白試樣，按樣品分析步驟進(jìn)行分析測(cè)定，結(jié)果按稱量0.2000g樣品計(jì)算，算出7次結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為元素的檢出限，結(jié)果得出ZrO2的檢出限為0.0040%，TiO2的檢出限為0.0069%。

3 結(jié)論

本文選擇有過氧化鈉熔融樣品，水易浸取，過濾除去大量分解試劑中引入的陽(yáng)離子鉀鈉，以鹽酸溶解，ICP-AES 進(jìn)行測(cè)定，該方法具有靈敏度高，選擇性好、線性范圍寬，樣品溶解完全、操作簡(jiǎn)單，分析快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。滿足大批量檢測(cè)需求。

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作者簡(jiǎn)介：杜苗（1984—），女，陜西宜川人，工程師，主要從事巖礦測(cè)試、環(huán)境檢測(cè)等工作。