鐵礦石中痕量砷測(cè)定研究與應(yīng)用

沈彬彬

(山東鋼鐵萊蕪分公司 技術(shù)中心，山東 萊蕪 271104)

鐵礦石中痕量砷測(cè)定研究與應(yīng)用

沈彬彬

(山東鋼鐵萊蕪分公司 技術(shù)中心，山東 萊蕪 271104)

摘要：鐵礦石中砷的測(cè)定方法眾多。氫化物發(fā)生-原子熒光光譜分析方法把蒸汽進(jìn)樣技術(shù)與無(wú)色散原子熒光光譜測(cè)定的特點(diǎn)完美地結(jié)合起來(lái)，具有儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、氣相干擾少和分析速度快等特點(diǎn)。通過(guò)試驗(yàn)可知，采用王水溶解試樣，測(cè)量結(jié)果在允許差范圍內(nèi)，溶解試樣比較完全，結(jié)果比較準(zhǔn)確。礦石中痕量砷的測(cè)量過(guò)程中基體干擾比較大，加入硫脲-抗壞血酸混合溶液進(jìn)行掩蔽，基體干擾能夠有效地消除。該方法測(cè)定值與ICP測(cè)定值相比較，結(jié)果令人滿意，該方法準(zhǔn)確度較高。

關(guān)鍵詞：鐵礦石；測(cè)定；研究

鐵礦石中砷的測(cè)定方法眾多[1]。氫化物發(fā)生-原子熒光光譜分析方法把蒸汽進(jìn)樣技術(shù)與無(wú)色散原子熒光光譜測(cè)定的特點(diǎn)完美地結(jié)合起來(lái)，對(duì)于汞、砷和鉛等重金屬元素的分析測(cè)定顯示了其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它具有儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、氣相干擾少和分析速度快等特點(diǎn)，因此得以廣泛應(yīng)用[2]。

本文研究以硝酸、鹽酸溶解鐵礦石樣品，利用原子熒光光度計(jì)檢測(cè)砷的方法。該方法具有良好的精密度，能滿足生產(chǎn)和科研的要求。

1試驗(yàn)部分

1.1試驗(yàn)試劑

試驗(yàn)試劑包括：1)鹽酸，濃；2)硝酸，濃；3)載流液，5%鹽酸；4)硫脲混合溶液，5%硫脲+5%抗壞血酸，分別稱取25 g硫脲和25 g抗壞血酸，溶于500 mL鹽酸(1+4)中，當(dāng)日配制；5)還原劑，2%硼氫化鉀；6)砷標(biāo)準(zhǔn)溶液，1 000 μg/mL；7)鐵溶液，20 mg/mL，稱取2.00 g高純鐵置于100 mL燒杯中，加20 mL鹽酸(3+1)加熱溶解后冷卻至室溫，移至100 mL容量瓶中定容混勻。

1.2儀器要求

1)原子熒光光度計(jì)的性能要求如下：a.儀器穩(wěn)定后，30 min內(nèi)零漂≤5%；b.檢出限≤0.1 μg/L；c.校準(zhǔn)曲線在0～0.1 μg/L內(nèi)，線性相關(guān)系數(shù)應(yīng)≥0.997。

2)要求所用燒杯中砷含量應(yīng)很低或者不含砷，以免造成低砷測(cè)量污染，也可以使用全氟塑料燒杯。

3)原子熒光光度計(jì)配備專用砷空心陰極燈，測(cè)定方法采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法。

1.3主要試驗(yàn)方法

試樣用硝酸、鹽酸溶解后，經(jīng)稀釋適當(dāng)倍數(shù)，在酸性介質(zhì)中，以硼氫化鉀為還原劑，生成砷氫化物，由載氣(氬氣)帶入原子熒光光度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)。

2分析步驟

2.1試樣量

試樣量稱取規(guī)則見(jiàn)表1，精確至0.000 1 g。

表1　稱取試樣量

2.2試樣預(yù)處理

稱取試樣，加鹽酸6 mL，硝酸2 mL，低溫加熱溶解樣品，待完全溶解，接近蒸干，取下冷卻至室溫，用水轉(zhuǎn)移定容到100 mL容量瓶。再移取1 mL到100 mL容量瓶中，并將其稀釋100倍，即加入硫脲混合溶液20 mL和濃鹽酸10 mL，用純水定容至刻度，混勻待測(cè)。

2.3測(cè)量

儀器開(kāi)機(jī)，設(shè)定燈電流及負(fù)高壓，測(cè)量前預(yù)熱時(shí)間≥20 min，按照儀器說(shuō)明使儀器最優(yōu)化，準(zhǔn)備好還原劑和載流液，按照設(shè)定的程序進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制，并進(jìn)行試液的測(cè)定。

2.4標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

取5個(gè)100 mL容量瓶，移取鐵溶液1.0 mL分別置于這5個(gè)容量瓶中，然后分別加入0、0.2、0.4、0.8和1 mL濃度為1 ppm的砷標(biāo)準(zhǔn)溶液，再分別加入20 mL硫脲混合液、10 mL濃鹽酸，用去離子水定容至刻度并搖勻。各瓶溶液中砷的濃度分別為0、2、4、8和10 ppb。

以最優(yōu)條件對(duì)各瓶溶液進(jìn)行測(cè)定，以元素濃度為橫坐標(biāo)，以熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.5精密度試驗(yàn)

本文的精密度試驗(yàn)為8次對(duì)砷元素的7個(gè)含量水平的測(cè)定，每次對(duì)該元素各個(gè)含量水平在國(guó)標(biāo)規(guī)定的重復(fù)條件下測(cè)定2遍，對(duì)該原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算得出精密度，相關(guān)公式見(jiàn)表2。

表2　重復(fù)性限、再現(xiàn)性限公式

重復(fù)性限、再現(xiàn)性限按表2給出的公式求得。式中，m是測(cè)定值的平均值。

在重復(fù)性條件下，獲得的2次獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的絕對(duì)差值不大于重復(fù)性限，大于重復(fù)性限的情況以≤5%為前提，則表明測(cè)定結(jié)果合格，該重復(fù)性試驗(yàn)可接受，否則重新追加試驗(yàn)。

在再現(xiàn)性條件下，獲得的2次獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的絕對(duì)差值不大于再現(xiàn)性限，大于再現(xiàn)性限的情況以≤5%為前提，則表明測(cè)定結(jié)果合格，該再現(xiàn)性試驗(yàn)可接受，否則重新追加試驗(yàn)。

3試驗(yàn)要點(diǎn)

1)加熱蒸干時(shí)的溫度、溶液殘余體積很重要。若溫度高，溶解不完全且易糊底，結(jié)果偏低。體積應(yīng)控制在1～2 mL，注意多個(gè)試樣體積應(yīng)控制一致，以防因體積不一致引入誤差。

2)由于樣品基體含量大，有基體干擾，應(yīng)加入適當(dāng)濃度的硫脲混合液以掩蔽和穩(wěn)定。

3)不同濃度試樣可根據(jù)砷含量適當(dāng)增加稀釋比例加以解決。

4)還原劑硼氫化鉀的配制過(guò)程中，應(yīng)在堿性介質(zhì)中溶解配制，本文采用0.5%的氫氧化鈉溶液。

4相關(guān)結(jié)果

4.1酸介質(zhì)的選擇

分別用王水、濃鹽酸低溫加熱溶解試樣，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　不同酸介質(zhì)下砷含量測(cè)量值　(%)

由表3可以看出，王水溶解試樣得到的砷含量較高，在礦石中采用王水溶解的比較完全，砷含量測(cè)量值與實(shí)際值接近。

4.2方法準(zhǔn)確度

采用該方法溶解標(biāo)樣進(jìn)行砷含量檢測(cè)，其結(jié)果與ICP測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，見(jiàn)表4。

表4　本文測(cè)試方法與ICP測(cè)試結(jié)果對(duì)比

5結(jié)語(yǔ)

本文研究了原子熒光光度計(jì)對(duì)礦石中痕量砷的檢測(cè)，通過(guò)試驗(yàn)可以得出下述結(jié)論。

1)采用王水溶解試樣，測(cè)量結(jié)果在允許差范圍內(nèi)，溶解試樣比較完全，結(jié)果比較準(zhǔn)確。

2)礦石中痕量砷的測(cè)量過(guò)程中基體干擾比較大，加入硫脲-抗壞血酸混合溶液進(jìn)行掩蔽，基體干擾能夠有效地消除。

3)該方法測(cè)定值與ICP測(cè)定值相比較，結(jié)果令人滿意，方法準(zhǔn)確度較高。該方法測(cè)量礦石中痕量砷比較簡(jiǎn)便、快捷。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅錫明.離子色譜-氫化物發(fā)生-原子熒光法測(cè)定含金尾礦中砷[J], 光譜學(xué)與光譜分析,2008(1):21-25.

[2] 辛仁軒.等離子體發(fā)射光譜分析[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

責(zé)任編輯彭光宇

Research and Application of Determination of Trace Arsenic in Iron Ores

SHEN Binbin

(The Technology Center of Laiwu Iron and Steel Group Corporation, Laiwu 271104, China)

Abstract:There are many methods of arsenic determination in iron ore. Hydride generation atomic fluorescence spectrometry analysis method makes colorless powder atomic fluorescence spectrometry for the determination of characteristics of perfect combine. It has the advantage of simple structure, high sensitivity, gas phase, less noise and speed characteristic analysis. The experiment shows: the samples are dissolved by aqua regia. The results and the actual value are in the allowable deviation range, the sample is dissolved completely, and the result are accurate. In the process of the measurement of trace arsenic in ore, the matrix interference is relatively large, the mixed solution of thiourea and ascorbic acid is added, and matrix interference can be effectively eliminated. The results of this method are compared with the results of ICP, they are satisfactory and the method is accurate.

Key words:iron ore，determination，research

收稿日期：2014-10-28

作者簡(jiǎn)介：沈彬彬(1982-)，女，工程師，主要從事鋼鐵、鐵合金及礦石原料的理化檢測(cè)分析等方面的研究。

中圖分類號(hào)：O 657.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A