電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定碳酸鹽型石墨中硅、鐵、鋁等9種元素

石 華 陶麗萍 安國榮

(青海省地質(zhì)測試應用中心，西寧 810008)

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定碳酸鹽型石墨中硅、鐵、鋁等9種元素

石 華 陶麗萍 安國榮

(青海省地質(zhì)測試應用中心，西寧 810008)

建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定碳酸鹽型石墨中硅、鐵、鋁等9種元素的方法。樣品在105 ℃烘干，放置于鉑金坩堝中950 ℃分解，再經(jīng)過偏硼酸鋰熔融，冷卻后用HCl(1+1)提取，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定其中的Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe 9種元素。實驗表明，9種元素的檢出限在1～50 μg/g。加標回收率在98.5%～102%。方法適應于碳酸鹽型石墨中各元素的分析。

碳酸鹽型石墨；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；檢出限

0 前言

近年來石墨價格一路高漲，新的石墨礦不斷上馬，舊的礦產(chǎn)不斷擴產(chǎn)，高純度的石墨礦產(chǎn)有限，很多石墨礦含碳酸鹽。“GB/T3521—2008”中沒有關(guān)于Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe元素的分析方法，其它可以借鑒的方法只有硅酸鹽的全分析，但硅酸鹽和石墨礦的基體不同，石墨礦中有主要基體碳。因此尋找一種可以克服碳的影響又能一次分析出多種元素的方法就很有必要性了。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法具有一次性分析元素多，測試范圍寬，應用領(lǐng)域廣的特點[1-5]。

1 實驗部分

1.1 儀器和主要試劑

PE7300V型等離子光譜儀(美國PE公司)：射頻功率1 250 W，泵速75 r/min，輔助氣流速0.5 L/min，尾吹氣流0.2 L/min。

HNO3、H2SO4、HCl均為優(yōu)級純(北京化學試劑研究所)；偏硼酸鋰(優(yōu)級純)； Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe標準儲備溶液(1 000 mg/L，國家有色金屬以及電子材料分析測試中心提供)；蒸餾水為電阻率小于18 MΩ·cm的去離子水。

1.2 樣品的處理

稱取0.20 g(精確至0.000 1 g)樣品置于鉑金坩堝中，待馬弗爐溫度升到950 ℃后，把樣品放到馬弗爐中灼燒30 min，取出鉑金坩堝冷卻至室溫，把鉑金坩堝中剩余樣品倒入石墨坩堝中，再加入1.0 g偏硼酸鋰，攪拌均勻后放入800 ℃馬弗爐中熔融10 min，取出石墨坩堝趁熱把樣品倒入放有25 mL HCl(1+1)的燒杯中，把溶液移入100 mL比色管中，加入1 mL Cd標準溶液定容，搖勻，與標準溶液一起上儀器測定。同時進行空白實驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 人造金剛石最佳灰化溫度實驗

稱取1.0 g(精確至0.000 1 g)樣品放在鉑金坩堝中，在不同溫度下進行實驗，得到結(jié)果見表1。

表1 不同灰化溫度實驗

由表1可見，選擇950～1 000℃的溫度，30 min的熔樣時間是最合適的。

2.2 ICP-AES儀器參數(shù)優(yōu)化選擇

由于是多元素分析，RF功率只能選擇適中的功率1 250 W，泵速可以在50～125 r/min之間選擇，不產(chǎn)生根本性影響，只是影響分析速度，所以選擇一個中間的值，輔助氣體流速在0～1 L/min之間做了實驗，在0.5 L/min時有最高的靈敏度和最低的記憶效應。所以實驗選擇輔助氣流速0.5 L/min。各元素的分析線選擇見表2。

2.3 干擾實驗

方法中偏硼酸鋰的干擾較為明顯，在標準溶液中也加入1.0 g偏硼酸鋰，可以匹配干擾。通過測試分析發(fā)現(xiàn)各元素間無明顯干擾，其余元素的干擾可以通過扣除空白的方式來解決。

表2 元素分析線的選擇

2.4 元素的檢出限

方法的檢出限以樣品空白連續(xù)測試11次的標準偏差的3倍所對應的質(zhì)量濃度為方法的檢出限。各元素的檢出限見表3。

表3 各元素的檢出限

2.5 加標回收實驗與精密度實驗

為了驗證方法的可靠性，進行了加標回收實驗。按照實驗條件，準確加入測定值3倍以內(nèi)的待測元素，結(jié)果列于表4。

結(jié)果表明，各種雜質(zhì)元素的加標回收率在98.5%～102.2%，結(jié)果可靠，能滿足分析測試的需求。

把同一樣品在相同條件下重復11次，得到各元素的相對標準偏差(RSD)在0.45%～2.0%，結(jié)果可靠。

3 結(jié)論

本實驗通過高溫除去碳基體影響，偏硼酸鋰熔融，HCl(1+1)提取，ICP-AES法測定Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe的含量，做了最佳灰化溫度實驗、干擾實驗、檢出限實驗、加標回收實驗，建立一個簡單的測試碳酸鹽型石墨中多種元素的測定方法。

表4 加標回收實驗結(jié)果

[1] 國家技術(shù)監(jiān)督局. GB/T 3521—2008石墨化學分析方法[S].北京:國家標準出版社,2008.

[2] 阮桂色.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)技術(shù)的應用進展[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(4):15-18.

[3] 王艷君,蔣曉光,張彥甫,等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定銅磁鐵礦中銅、錳、鋁、鈣、鎂、鈦和磷的含量[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(3):64-69.

[4] 張愛冰,魏金武,王燕,等.順序掃描ICP-AES法測試高純石墨中14種雜質(zhì)元素的方法研究[J].青島海洋大學學報(JournalofQingdaoOceanUniversity),2003,33(4):609-614.

[5] 賈靜,張英新,童堅,等.冷凝回流三酸體系消解-ICP-AES法測定高純石墨中的痕量雜質(zhì)元素[J].質(zhì)譜學報(JournalofMassSpectrometry),2009,30(4):325-329.

Determination of Nine Elements in Carbonate Graphite Ores by ICP-AES

SHI Hua,TAO Liping, AN Guorong

(QinghaiProvincialGeologicalTestApplicationCenter,Xining,QingHai810008,China)

A method for the determination of nine elements such as Si, Fe, Al, etc in carbonate graphite ores was developed by ICP-AES. The sample was heated at 105 ℃and decomposed in a platinum crucible at 950 ℃, then it was melted by lithium metaborate. After cooling, the sample was extracted by 50% HCl. The solution was used for the determination of the above-mentioned nine elements. The results indicated that the detection limits were 1～50 μg/g with 98.5%～102% recovery. The proposed method can be suit for elements analysis in carbonate graphite ores.

carbonate graphite ores；ICP-AES；detection limit

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.01.015

2015-10-10

2015-11-26

石華，男，高級工程師，主要從事地質(zhì)樣品實驗測試研究。E-mail：s.h.i.h.u.a@163.com

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)01-0059-03