ICP-AES測定鐵礦石硅、磷、錳、砷、鋅

何 蓮

（山西省第八地質工程勘察院，山西 運城 044000）

在鋼鐵冶煉過程當中，鐵礦石作為重要的基礎原料，其檢測質量的高低對于鐵水質量有著至關重要的影響，過去在對鐵礦石進行理化檢驗過程當中，一直運用傳統(tǒng)的化學分析方法，雖然化學分析方法具有較高的準確性，然而礦石當中每種元素的測定分析，都需要消耗不同的化學試劑，處理方法也存在很大不同，而且分析的過程非常繁瑣，測定分析過程當中需要大量的人力、物力以及時間上的投入，分析速度相對較慢。近年來，伴隨經濟社會高速發(fā)展，市場上鐵礦資源的需求越來越大，鐵礦生產節(jié)奏逐漸加快，每日礦石檢測批量也在快速增加，這給礦石成分檢測提出了更高的要求，依然保持原狀，不尋求突破和發(fā)展，就很難高效的完成鐵礦石的測定與分析工作。選用聚光科技生產的ICP—5000型掃描式等離子體發(fā)射光譜儀，對鐵礦石元素成分進行測定取得較好的效果。本文當中主要針對鐵礦石硅、磷、錳、砷、鋅元素測定進行分析研究，主要討論了測定鐵礦石硅、磷、錳、砷、鋅元素過程中，測定分析條件、樣品的制備和標準曲線的擬和等問題，希望能為有關人士提供一些借鑒和參考。

1 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法概述

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）在測定過程當中，主要的激發(fā)光源為等離子體，該方法能夠同時的對很多元素進行測定，載氣將樣品在霧化系統(tǒng)當中引入，完成霧化之后，通過氣溶膠的方式，在等離子體中心通道中進入，通過惰性氣氛以及高溫條件，使樣品得到完全蒸發(fā)，使其轉變?yōu)樵踊?，并進行電離激發(fā)，讓各元素將自身特征譜線表現出來，依照不同元素特征譜線，來對某種元素在樣品當中含量進行分析，并通過這些譜線特征具有的強度，來測定樣品當中元素具有的含量。在各類礦石樣品元素測定時，發(fā)揮著重要的定性測定作用。

對于電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀而言主要包括引入、檢測、色散以及ICP光源等系統(tǒng)組成，同時配合計算機數據處理系統(tǒng)，氣體控制以及冷卻系統(tǒng)等[2]。

樣品引入系統(tǒng)：依照樣品不同的狀態(tài)，有固體和液體兩種進樣方式，一樣過程當中一般運用液體方式進行進樣。有兩部分共同組成引入樣品系統(tǒng)，如提升樣品部分和物化樣品部分，蠕動泵是提升樣品的重要組成部分，也可運用霧化器進行提升，具有穩(wěn)定轉數的蠕動泵，泵管還應當具備較好的彈性，能夠確保樣品勻速的泵入，并順利的排出廢液，霧化室與霧化器是重要的霧化組成部分。通過泵入方式泵入樣品，也可利用提升形式將樣品送至霧化器當中，由于載氣因素影響，產生小的霧滴，在霧化室當中進入，碰到霧室壁的大霧滴被排除，進入到離子體源的只是一些小的霧滴。要求霧化器有著較高的霧化效果，而且還應當具備較高的穩(wěn)定性，具有較小的記憶效應，并保持良好的抗腐蝕性，霧化室應當確保環(huán)境處于低溫條件，并時常的進行清洗。同心霧化器以及交叉型霧化器是主要的霧化器類型，旋流型和雙通路型是應用普遍的物化是類型，具體應用時，應當充分考慮樣品基質于測定的相關元素，并考慮靈敏度，對霧化器及霧化室進行選擇。

電感耦合等離子體（ICP）光源：發(fā)揮著點燃作用，但必須要保證純氬氣流必須要持續(xù)穩(wěn)定，感應圈以及高頻發(fā)生器和炬管與冷卻系統(tǒng)也應當持續(xù)穩(wěn)定。在等離子體源當中引入的樣品氣溶膠，于6000K～10000K溫度條件下，進行溶劑以及蒸發(fā)和解離，激發(fā)電離進行譜線發(fā)射，依照光路采光方向，ICP源主要包括水平和垂直兩種方式觀測，ICP光源雙向觀測，可以同時的觀測水平和垂直兩個方向，具體應用時，必須要充分考慮樣品的基質、波長以及測定元素靈敏度等各個方面充分的進行考慮，對合適的觀測方式進行選擇。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法還包括色散系統(tǒng)以及檢測系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)包括排風系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)[3-5]。

2 溶液制備試驗

儀器型號為ICP-5000，聚光科技（杭州）股份有限公司生產，ICP-AES測定過程當中，試劑溶液的制備是非常重要的。而化學分析鐵礦石，溶樣方法已經非常的完善，將幾個合適的鐵礦石樣品進行選擇，借助化學溶樣方法來完成溶解，在ICP光譜儀當中引入溶液直接開展測定工作，了解到，五個元素具有著較好線性狀態(tài)的工作曲線，然而，標準樣品卻有著較低的回收率，而且應用七天后的炬管污染非常的嚴重，極易導致霧化器發(fā)生堵塞，很難確保分析精準性，進行五倍溶液稀釋之后在進行分析工作，了解到硅、錳、鋅等元素濃度較大時，會有效提高其分析精度，而元素離子濃度較低時，分析其中的砷和磷精確度相對較低，回收標樣率較低，霧化器以及炬管污染沒有得到有效改善。認為ICP光譜儀測定過程當中利用原來的化學容量分析方法不適用。

根據ICP光譜儀有關資料，并有廠家工程師進行相應的指導，容易堵塞霧化器和炬管污染，分析精度不高的問題主要是由于，大量加入堿性溶劑導致溶解樣品質量受到影響。堿熔法溶解樣品（以下方法二），具有很強的分析能力，能夠方便的浸出熔融物，而且也有著較快的速度，將溶劑用量適當加大，利于樣品快速溶解。不會較大影響到化學分析。然而再向ICP光譜儀進行導入時，因溶液應通過毛細管霧化器，堿熔后出現較大濃度時，吸出鈉鹽堵塞霧化器。通過相應的實驗，了解到溶解樣品受到加入熔劑量的影響，在小于1g熔劑量時，不能夠完全的熔解樣品，而且具有較長的熔塊溶解時間。將溶劑量進行2.5g加大時，樣品得到了全部溶解，而且時間相對較短。然而物化卻發(fā)生阻塞。再進行試驗，熔劑量1.6～2.0g最為合適，而且大幅提高了測定精確度。

3 最佳工作條件試驗

3.1 分析線

不同的元素分析過程當中運用三組分析線完成定性分析，并通過計算機將最佳分析線給篩選出。

3.2 霧化器

7＃和10＃是應用的兩種霧化器，對試液進行分析，7＃有較大的檢測強度，10＃能夠有效減少霧化器堵塞，但是應用標液量相對較大。根據實際需求對10＃霧化器進行選擇。

在應對資本市場倫理缺失上，倫理學界將重點放在強化倫理的內部調試上，主張加強對倫理道德的認識、研究資本市場倫理思維的特征以激勵金融活動主體的道德需求，法律在其中只起外部保障作用。然而資本市場參與者的投機心理，使倫理性在此很難獲得認同，在不涉及利益時每個人都可以是道德的圣人，但在巨大的資金面前，倫理卻成為后位階的考量。僅靠倫理性的道德教化來約束資本市場各方，難以真正規(guī)范資本市場。在經濟發(fā)展的過程中，對倫理的呼吁從未停止，但這并未制止倫理道德的進一步淪喪。因此，在金融發(fā)展過程中,僅僅依靠倫理規(guī)范這種軟約束來調節(jié)金融活動是不夠的，必須發(fā)揮法律的強制性作用，以法律為主，在法律之中融入倫理性。

3.3 載氣

載氣量不斷加大，可以促進快速吸收試液，使分析時間有效縮短，然而卻損耗大量標液，也需要加大氬氣應用量，分析精度出現降低。最終試驗應用載氣流量為0.71/min。

3.4 工作條件

25℃的水溫條件以及1.2kW入射功率和141/min冷卻氣，1.21/min的等離子氣，0.71/min的載氣與3.51/min凈化氣，積分時間：5S。

4 試劑及實驗方法

4.1 試劑

（1）混合熔劑：根據2:1的比例粉碎無水碳酸鈉和硼酸之后充分混勻，在干燥容器當中存放。

（2）濃硝酸：分析純。

（3）水：蒸餾水。

（4）KOH：分析純。

（5）Na2O2：分析純。

4.2 實驗方法（2種）

方法一：將0.100g試樣精準的進行稱取，充分干燥，磨細，在鉑金坩堝中將0.8克混合溶劑鋪入其中，通過玻璃棒均勻的進行攪拌，然后在試樣上覆蓋0.8g混合熔劑，將干鍋蓋蓋上，運用馬弗爐900℃～950℃，進行12～15min熔融，取出之后進行冷卻，在燒杯當中放入，一邊搖晃一邊將濃硝酸20ml加入其中，運用低溫電爐進行加熱全面的溶解溶塊，之后進行冷卻，鉑金坩堝用水洗出，利用容量瓶（200ml）盛取200ml溶液，并通過水進行相應刻度稀釋，均勻搖晃，在ICP光譜儀當中引入溶液進行分析，對檢測強度進行記錄分析其百分含量。

方法二：將試樣進行0.5 g精確稱取，并進行0.001 g精確，在干燥銀坩堝中將Na2O2與4gKOH加入其中均勻的進行搖晃，并在500℃～600℃高溫爐中進行15～20min熔融，取出之后進行冷卻，利用塑料燒杯（250ml）進行盛取，并浸取熱水，坩堝通過稀硝酸進行清洗，將HNO310ml～15ml加入其中，全部溶解之后利用容量瓶250ml）進行盛取，并利用水進行稀釋到相應刻度定容均勻搖晃，之后開展分析測試工作。

4.3 標準溶液的配制

運用國家標準溶液，硅、磷、錳、鋅為500mg/L，砷為100mg/L。按需將標準溶液配制成以下濃度：20ug/ml SiO2以及10ug/ml的P，20ug/ml的MnO與1ug/mlAs，20ug/ml 的Zn。在這一濃度當中，將所需應用的毫升數進行吸取來對標準曲線進行繪制。

5 方法精確度與準確度試驗

依照試驗方法進行十次試樣分析，精確度參見表1，把該方法對照化學分析方法，并進行持續(xù)跟蹤，了解到測試結果非常吻合（見表2），證實鐵礦石定量分析利用這一方法較為合適。

表1 分析精確度

表2 分析數據對照

6 校正樣的制備與穩(wěn)定性試驗

將多次分析剩下的試液進行全部收集，均勻混合之后，通過BC-光譜儀開展相應的含量測定，在相應測試范圍內，將標準溶液使量加入其中，并對有關濃度科學調整，進而對校正溶液高低進行獲取，通過不斷跟蹤測定，了解到這一校正液強度穩(wěn)定，符合校正樣相關要求，不僅可以減少樣本應用，操作起來也比較簡單，使得氬氣與分析時間大幅減少。

7 結語

在鐵礦石硅、磷、錳、砷、鋅元素測定過程當中運用ICP-AES法，不僅速度快，而且精確度高，操作起來也十分簡便，對于鐵礦石質量提升有著非常重要的意義，還能有效保證生產效率，控制人力物力方面的投入，因此在今后鐵礦石分析過程當中，應當大力推廣應用這一方法，達到降本增效，保護環(huán)境的良好效果。