電感耦合等離子發(fā)射光譜法快速測定鉻鐵礦中二氧化鈦

朱炳文，趙玲，李勝生，張雅玲

（1 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332地質(zhì)隊(duì)， 安徽黃山 245000； 2安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所， 安徽合肥 230001）

電感耦合等離子發(fā)射光譜法快速測定鉻鐵礦中二氧化鈦

朱炳文1，趙玲2，李勝生2，張雅玲2

（1 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332地質(zhì)隊(duì)， 安徽黃山 245000； 2安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所， 安徽合肥 230001）

通過采用HCl -HNO3-HF- HClO4溶解樣品， 電感耦合等離子發(fā)射光譜測定鉻鐵礦中二氧化鈦。本實(shí)驗(yàn)探究了樣品溶液合適的測定酸度、共存離子的干擾以及選擇合理分析線；并以測定了國家一級鉻鐵礦標(biāo)樣來驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度和精密度，測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相符，且測定12次的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均小于10%。

電感耦合等離子發(fā)射光譜；鉻鐵礦 ；二氧化鈦

0　引言

在冶金工業(yè)上，鉻鐵礦主要用來生產(chǎn)鉻鐵合金和金屬鉻。鉻鐵合金作為鋼的添加料生產(chǎn)多種高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐磨、耐高溫、耐氧化的特種鋼。金屬鉻主要用于與鈷、鎳、鎢等元素冶煉特種合金。為了研究鉻鐵礦礦床、評價(jià)礦石質(zhì)量和綜合利用通常需要對鉻鐵礦進(jìn)行全分析或多項(xiàng)分析。二氧化鈦是其中必檢項(xiàng)目。它的分析測定通常采用堿熔、脫硅、分離制備濾液再用二安替比啉甲烷比色法測定［1～4］。整個(gè)過程耗時(shí)耗力，滿足不了實(shí)際需要。近年來，隨著電感耦合等離子發(fā)射光譜法（ICP-AES）發(fā)展，ICP-AE已廣泛應(yīng)用于各種礦物中各種元素測定［5～9］。本文采用氫氟酸-鹽酸-硝酸-硫酸分解樣品，電感耦合等離子發(fā)射光譜法（ICP-AES）法測定。方法便捷，分析結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)室測試質(zhì)量管理要求［10］。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器及儀器工作條件

本實(shí)驗(yàn)采用ICAP6300全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀（美國Thermo公司）（表1）。CID（電荷注入檢測器） ； iTEVA操作軟件； 高鹽霧化器 ； 高鹽中心炬管。

1.2. 標(biāo)準(zhǔn)溶液及試劑

鈦標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：ρ（TiO2（mg. L-1）=1000，逐級稀釋到所需的濃度。

HF 分析純試劑

HCl 分析純試劑

HNO3分析純試劑

表1　儀器工作條件Table 1 Working conditions for the instrument

HClO4分析純試劑

H2O 蒸餾水

1.3實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取一定量待測樣品于聚四氟乙烯坩堝中，蒸餾水潤濕，分別加入HCl 、HNO3、HF、 HClO4，置于控溫電熱板上加熱、溶解至冒白煙，取下，稍冷，加入HClO4、HCl少許繼續(xù)放置電熱板上加熱。如此反復(fù)多次至氯化鉻酰氣體停止產(chǎn)生、白煙冒盡，取下，趁熱加入 （1+1）王水10mL加熱，待樣品溶解完全后， 取下，稍冷，用水洗瓶吹洗坩堝四周.定容于100mL容量瓶中搖勻。備用。

將上述溶液和標(biāo)準(zhǔn)工作溶液一起于ICP-AES儀器測定。

2　結(jié)果和討論

2.1分析線的選擇

儀器附帶軟件中推薦鈦（Ti）分析線有334.94nm、323.45 nm、和338.38 nm三條譜線，經(jīng)過對試樣及標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液的多次測試，比較圖譜、背景輪廓及測定過程中數(shù)據(jù)穩(wěn)定性以及結(jié)果的準(zhǔn)確性，選定鈦（Ti）的分析譜線： 334.94nm。

2.2介質(zhì)和酸度的選擇

按實(shí)驗(yàn)方法，濃度ρ（TiO2（mg. L-1）=5.0配制鹽酸酸度為φ=5%、 10%、20%、30%，硝酸酸度為φ=5%、10%、20%，王水酸度φ=5%、10%、20%、30%的標(biāo)準(zhǔn)溶液。在相同儀器條件下用等離子體光譜儀測定三組不同介質(zhì)、不同酸度標(biāo)準(zhǔn)溶液中元素的發(fā)射值。繪制不同介質(zhì)、不同酸度對發(fā)射值影響見圖1。

圖1　酸度影響曲線圖Fig.1 Acidity effect curve

鹽酸、王水介質(zhì)酸度在5%～30%范圍內(nèi)變化時(shí)，元素發(fā)射值逐漸降低；硝酸介質(zhì)酸度在5%～30%范圍內(nèi)元素發(fā)射值略有增大；在5%～10%范圍內(nèi)，酸度對測量的影響不大。考慮到王水對各種金屬氧化物和鹽類均有較好的溶解效果，所以在試料分解方法中，選擇用王水溶解殘?jiān)?。王水酸度過小，元素溶解不完全，酸度過大，腐蝕儀器。綜合考慮，控制待測溶液酸度在6%王水為宜。在儀器測定時(shí)盡可能保持校準(zhǔn)曲線溶液與試料溶液的酸度一致，以降低酸度對測定的影響。

2.3共存離子影響

鉻鐵礦中主量元素鉻（Cr）在溶礦過程中大部分揮發(fā)除去，殘存在溶液中的鉻極少，不干擾鈦（Ti）的測定；硅（Si ）在氫氟酸作用下也揮發(fā)殆盡；鋁（Al）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、錳（Mn）、磷（P）等實(shí)驗(yàn)表明均不干擾鈦（Ti）的測定；只有譜線323.45 nm、和338.38nm兩條處有鐵（Fe）和釩（V）干擾，選擇分析譜線： 334.94nm作為分析線即可避免干擾。

2.4方法精密度

將鉻鐵礦石國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07201、GBW07202分別單獨(dú)溶礦測定12次，計(jì)算TiO2的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳見表2。

表中RSD/%為基于標(biāo)準(zhǔn)值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，RSD=（SD/ CS）×100%，SD=∑（Ci- Cs ）2/（n-1），SD為標(biāo)準(zhǔn)偏差，Ci 為分次測定值，Cs 為標(biāo)準(zhǔn)值。

2.5樣品比對分析

抽取10件樣品分別采取本法、常規(guī)二安替比啉甲烷比色法（比色法）進(jìn)行比對分析，結(jié)果見表3。

3　結(jié)語

表2　標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析結(jié)果Table 2 Analytical results of standard material

表3　兩種方法分析結(jié)果Table 3 Analytical results of two methods

四酸溶礦，電感耦合等離子發(fā)射光譜法（ICP-AES）法快速測定鉻鐵礦中二氧化鈦，具有樣品處理程序簡單， 測定結(jié)果準(zhǔn)確。適合鉻鐵礦礦床、評價(jià)礦石質(zhì)量和綜合利用中的二氧化鈦測定。該方法采用國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證，測定結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值的允許誤差范圍之內(nèi)，樣品12次測定的RSD均小于10% 。

［1］（地礦部）巖石礦物分析編寫組編.巖石礦物分析（第二分冊）4版［M］.北京：地質(zhì)出版社，2011.

［2］吳誠. 金屬材料中鈦的測定［J］.理化檢測-化學(xué)分冊，2004，40（8）：492～492.

［3］GB223.17-1982 二安替比啉甲烷光度法測定鈦［S］.1982.

［4］劉芳.二安替比啉甲烷分光光度法測定高鉻鐵礦中微量鈦［J］.理化檢測-化學(xué)分冊，2012，48（4）：488～489.

［5］于學(xué)敏，李琳，高景和，程少敏.土壤全量多元素的ICP-AES分析［J］.現(xiàn)代儀器，2001，2（1）：30～32.

［6］ 郭振華，張立英.ICP-AES法測定巖石、土壤和水系沉積物中22種元素［J］.化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2005，4（27）：241～244.

［7］龔迎莉，汪雙清，沈斌.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時(shí)測定沉積巖中15個(gè)元素［J］.巖礦測試，2007，26（3）：230～232.

［8］趙慶令，李清彩，孫寧，馬強(qiáng)，蔡薇.電感耦合等離子體原子光譜法測定土壤樣品中25個(gè)元素［J］.巖礦測試，2009，28（2）：191～l93.

［9］GB/T6730.63-2006 鐵礦石 鋁鈣鎂錳磷硅和鈦含量的測定電感耦合等離子發(fā)射光譜法［S］.2006.

［10］DZ/T0130.3-2006 地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測試質(zhì)量管理規(guī)范［S］.

QUICK DETERMINATION OF TITANIUM DIOXIDE IN CHROMITE USING ICP-AES

ZHU Bing-wen1，ZHAO Ling2，LI Sheng-sheng2，ZHANG Ya-ling2
（1. No.332 Unit， Bureau of Geology and Mineral Exploration of Anhui Province， Huangshan， Anhui 245000， China； 2. Institute of Geo-analysis of Anhui Province， Hefei， Anhui 230001， China）

ICP-AES was used to determine titanium dioxide in chromite， which was dissolved in HCl-HNO3-HFHClO4. This paper studied the suitable acidity of sample solution， interference of coexisting ions and choice of reasonable analytical line. This method was verified for its accuracy and precision by measurement on national standard sample of chromite， with the measurement result in line with standard value， and RSDs for 12 times of measurement all less than 10%.

ICP-AES； chromite； titanium dioxide

1005－6157（2016）03－0232－3

O657.31； P618.33

A

2016-01-09

朱炳文（1967－ ），男，安徽黃山人，工程師，主要從事化學(xué)分析測試工作。