火焰原子吸收光譜法測(cè)定鈦精礦中氧化鈣和氧化鎂的含量

海　冰　徐修平　彭立夫

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

?

火焰原子吸收光譜法測(cè)定鈦精礦中氧化鈣和氧化鎂的含量

海冰1,2,3徐修平1,2,3彭立夫1,2,3

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

摘要以分析純鹽酸、氫氟酸、高氯酸為酸熔劑熱分解鈦精礦試樣，用6 mol/L鹽酸浸取，以氯化鍶作釋放劑，控制溶液酸度為(3+97)，實(shí)現(xiàn)鈦的水解和干擾元素的分離。定容后，采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定氧化鈣和氧化鎂的含量。通過條件試驗(yàn)確定了測(cè)定溶液中浸取鹽酸濃度為0.036 mol/L、鍶含量5 mg/mL，加標(biāo)回收結(jié)果良好，精密度滿足要求。火焰原子吸收光譜法可以作為鈦精礦中氧化鈣和氧化鎂含量的測(cè)定方法，已被納入冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞鈦精礦火焰原子吸收光譜法氧化鈣氧化鎂

火焰原子吸收光譜法是基于蒸汽相中被測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)其原子共輻射的吸收強(qiáng)度來測(cè)定試樣中被測(cè)元素含量的一種新型的儀器分析方法，具有靈敏度高、分析速度快、干擾小的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、化工、農(nóng)業(yè)、食品、生物醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域中某些元素含量的測(cè)定。采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定試樣中氧化鈣和氧化鎂含量時(shí)，鋁、鈹、鈦、鋯、硅、硫、磷等元素均會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生干擾。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用該方法測(cè)定氧化鈣和氧化鎂含量的標(biāo)樣定值和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，加入鍶鹽或鑭鹽可有效抑制這些元素對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾[1]。

采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定鈦精礦中氧化鈣和氧化鎂含量時(shí)，一般采取堿熔或酸熔對(duì)試樣進(jìn)行分解[2]。試樣經(jīng)堿熔后調(diào)節(jié)pH為4～5，分離鈦、鐵、錳、鋁等元素后進(jìn)行容量法測(cè)定。為避免堿熔引入大量溶劑和對(duì)結(jié)果的干擾，試驗(yàn)采用酸熔分解試樣。考慮到鈦基體是主要的干擾物質(zhì)，采用氯化鍶抑制其對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾，進(jìn)行鈦精礦氧化鈣和氧化鎂含量的測(cè)定。

1試驗(yàn)儀器與試劑

1.1試驗(yàn)儀器

主要試驗(yàn)儀器日立Z-8100型塞曼原子吸收分光光度計(jì)(日本日立公司生產(chǎn))，配套空氣-乙炔氣路系統(tǒng)和Ca-Mg空心陰極燈。

1.2主要試劑

氫氟酸、鹽酸、高氯酸、氯化鍶等為分析純或優(yōu)級(jí)純；酸浸取用的鹽酸濃度為6.00 mol/L，由分析純鹽酸配制；氯化鍶溶液(鍶含量50.00 mg/mL)；氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.00 mg/mL，50.00 μg/mL)；氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.50 mg/mL，50.00 mg/mL，5.00 μg/mL)；去離子水。

1.3儀器測(cè)定條件

鈣波長(zhǎng)422.7 nm，單色器通帶寬度0.4 nm，燃燒器高度7.5 mm，燈電流7.5 mA，空氣流量15.0 L/min，乙炔流量2.0 L/min；鎂波長(zhǎng)285.2 nm，單色器通帶寬度1.3 nm，燃燒器高度7.5 mm，燈電流7.5 mA，空氣流量15.0 L/min，乙炔流量 2.2 L/min。

2試驗(yàn)方法

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)曲線。移取0.00，1.00，2.00，4.00，6.00，8.00，10.00 mL的氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液(50.0 μg/mL)分別置于一組100 mL容量瓶中，分別加6.0，5.9，5.8，5.7，5.6，5.5，5.4 mL酸度(1+1)的鹽酸和10.0 mL氯化鍶溶液(50 mg/ml)，以水稀釋至最大刻度，混勻。采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定吸光度與氧化鈣含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)曲線。移取0.00，1.00，2.00，4.00，6.00，8.00，10.00 mL的氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液(10.0 mg/mL)分別置于一組100 mL容量瓶中，分別加6.0，5.9，5.8，5.7，5.6，5.5，5.4 mL酸度(1+1)的鹽酸和10.0 mL氯化鍶溶液(50 mg/mL)，以水稀釋至最大刻度，混勻。采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定吸光度與氧化鈣含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.2試驗(yàn)方法

稱取0.100 0 g鈦精礦試樣，置于聚四氟乙烯坩堝中，以少量去離子水濕潤(rùn)，分3次加入15.00 mL分析純鹽酸，確保坩堝中溶液出現(xiàn)混濁。在電熱板上先低溫后高溫加熱，適當(dāng)搖動(dòng)，避免結(jié)底，待大部分試樣溶解后，加5 mL氫氟酸繼續(xù)加熱至幾乎無黑色礦樣，再加入3 mL高氯酸繼續(xù)加熱至冒濃厚白煙數(shù)分鐘。將坩堝取下，稍冷，以去離子水沖洗堝壁后，繼續(xù)加熱冒白煙至近干。取下，稍冷，加一定量的鹽酸(6 mol/L)溫?zé)崛芙狻⒗鋮s，移入100 mL容量瓶中，再加入一定量的氯化鍶溶液，控制溶液酸度(3+97)，定容后測(cè)定氧化鈣和氧化鎂含量。如含量偏高，可取一定量分液進(jìn)行稀釋，補(bǔ)加一定量的分析純鹽酸和氯化鍶溶液，再重新定容、測(cè)定。全量測(cè)定、分量測(cè)定均需設(shè)置空白對(duì)照。

3試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1浸取鹽酸用量試驗(yàn)

0.100 0 g標(biāo)樣BY0106-1酸熔后，加入不同用量的鹽酸浸取，定容于100.00 mL容量瓶中。控制溶液酸度(3+97)，溶液含鍶5 mg/L，測(cè)定氧化鈣和氧化鎂含量，同時(shí)作空白對(duì)照。每一鹽酸用量進(jìn)行3次測(cè)定取平均值，不同浸取鹽酸用量時(shí)的測(cè)定結(jié)果見表1。

表1　鹽酸用量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

從表1可知，鹽酸用量2.00,6.00，10.00 mL時(shí)，測(cè)量結(jié)果均較好。為減少鹽酸用量并保證溶液酸度，選取鹽酸用量6.00 mL為宜，此時(shí)測(cè)試溶液鹽酸濃度為0.036 mol/L。

3.2氯化鍶溶液用量試驗(yàn)

另取標(biāo)樣BH0104 0.100 0 g，按照試驗(yàn)方法酸溶后，添加浸取鹽酸6 mL，定容為100 mL。因標(biāo)樣氧化鈣和氧化鎂含量過高，分別分取10.00 mL溶液于5個(gè)100.00 mL容量瓶中，加入不同用量的氯化鍶溶液，補(bǔ)加分析純鹽酸至溶液酸度為(3+97)，定容后測(cè)定氧化鈣和氧化鎂含量，同時(shí)作空白對(duì)照。測(cè)量結(jié)果見表2。

表2　鍶鹽用量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

從表2看出，對(duì)比標(biāo)樣氧化鈣和氧化鎂含量原值，加入10.000 mL氯化鍶溶液測(cè)定結(jié)果最好。因此，選擇氯化鍶溶液加入量為10.000 mL，即測(cè)定溶液中鍶含量為5 mg/mL。

3.3加標(biāo)回收試驗(yàn)

稱取0.100 0 g標(biāo)樣BH0104經(jīng)酸熔后，加入6 mL鹽酸浸取，在100.00 mL容量瓶中定容，分別移取10.00 mL置于4個(gè)50 mL容量瓶中，各加入不同用量的氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加入氯化鍶溶液至鍶含量為5 mg/mL，補(bǔ)加分析純鹽酸至(3+97)酸度。在制得的溶液中測(cè)定氧化鈣加標(biāo)回收率，結(jié)果見表3。因標(biāo)樣氧化鎂含量很高，標(biāo)樣定容后稀釋50倍做加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表3　氧化鈣加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

表4　氧化鎂加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

從表3、表4可知，氧化鈣和氧化鎂加標(biāo)回收率指標(biāo)均較好，加標(biāo)回收滿足要求。

3.4精密度試驗(yàn)

稱取BY0106-1標(biāo)樣9份，分別測(cè)定氧化鈣和氧化鎂含量，進(jìn)行精密度試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

%

表5表明，該測(cè)定方法精密度較好。

4樣品的測(cè)定

稱取0.100 0 g鈦精礦試樣，按試驗(yàn)方法進(jìn)行處理，其中6 mol/L鹽酸加入量為6.0 mL，氯化鍶溶液加入量為10.0 mL。氧化鈣和氧化鎂含量偏高取分液進(jìn)行稀釋測(cè)定時(shí)，測(cè)定溶液需補(bǔ)加分析純鹽酸至酸度為(3+97)，補(bǔ)加氯化鍶溶液至溶液含鍶5 mg/mL。測(cè)定結(jié)果見表6。

%

5結(jié)論

鈦精礦能被鹽酸、氫氟酸、高氯酸加熱分解完全，用6 mol/L鹽酸浸取，以氯化鍶作釋放劑，在(3+97)的酸度介質(zhì)中可使大部分鈦水解，達(dá)到其與氧化鎂、氧化鈣分離的目的，且不需過濾，能直接測(cè)定氧化鈣和氧化鎂的含量。采用火焰原子吸收光譜法分別對(duì)鈦精礦標(biāo)樣和試樣測(cè)定其中氧化鈣和氧化鎂含量，準(zhǔn)確度和精密度均較好，說明該方法可以作為鈦精礦中氧化鈣和氧化鎂含量的測(cè)定方法。

參考文獻(xiàn)

[1]董蘭芳，塘澤信.GB 6730.14—1986鐵礦石化學(xué)分析方法 原子吸收分光光度法測(cè)定鈣和鎂量[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1986.

[2]尹明，李家熙.巖石礦物分析[M].4版.北京：地質(zhì)出版社，2011.

(收稿日期2016-02-17)

海冰(1968—)，女，工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)西塘路666號(hào)。