火焰原子發(fā)射法測(cè)定鐵礦石中的鉀和鈉

■韋克橋　張麗微　張黎黎　歐陽義華（云南有色地質(zhì)局308隊(duì)測(cè)試中心云南個(gè)舊661000）

火焰原子發(fā)射法測(cè)定鐵礦石中的鉀和鈉

■韋克橋張麗微張黎黎歐陽義華
（云南有色地質(zhì)局308隊(duì)測(cè)試中心云南個(gè)舊661000）

采用硫酸-氫氟酸分解試樣，在微酸性溶液中用尿素水解分離鐵、鋁和鈦等元素，過濾制成均勻透明樣品溶液，有效消除基體干擾，同時(shí)為消除電離干擾，鉀、鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液配制成等濃度混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，建立了火焰原子發(fā)射光譜法測(cè)定鐵礦石中鉀、鈉的分析方法。對(duì)儀器工作條件、干擾因素消除進(jìn)行了考察。試驗(yàn)結(jié)果表明，本法靈敏度高，檢出限低，精密度好，準(zhǔn)確可靠。

火焰原子發(fā)射法鐵礦石鉀鈉

鐵礦石是鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的重要原材料，而鐵礦石中的雜質(zhì)很多，根據(jù)其對(duì)冶煉過程及其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，鉀、鈉屬于鐵礦石中的有害雜質(zhì)元素，它們的存在會(huì)降低鐵礦石的軟化點(diǎn)，常常因此造成高爐結(jié)瘤，因此，在冶煉前對(duì)鐵礦石中有害元素的綜合評(píng)價(jià)非常重要。

鉀和鈉屬于易電離的堿金屬元素，其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都很低，在火焰中易電離[4]。目前，實(shí)驗(yàn)室常用的分析方法主要有原子吸收法、離子色譜法和ICP法等[1-3]。原子吸收法雖然具有檢出限低、靈敏度高、方法簡(jiǎn)單快速等優(yōu)點(diǎn)，但也存在測(cè)定范圍窄，空心陰極燈壽命短等缺點(diǎn)。本文在省去元素?zé)舻那闆r下，利用火焰原子發(fā)射法直接測(cè)定鐵礦石中的鉀和鈉，同樣達(dá)到理想效果。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器與試劑

ICE3300型原子吸收光譜儀（美國(guó)熱電）；空氣-乙炔裝置；尿素（AR）；氫氟酸（AR）；硫酸（AR）；氧化鉀和氧化鈉混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：1mg/mL，稱取經(jīng)500℃灼燒過的1.5829g純氯化鉀和1.8859g純氯化鈉，置于250mL燒杯中，加水溶解，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻；氧化鉀和氧化鈉混合標(biāo)準(zhǔn)使用溶液：100μg/mL，移取20mL氧化鉀和氧化鈉混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液于200mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻；試驗(yàn)用水均為三級(jí)水。

1.2儀器工作條件

實(shí)驗(yàn)中所用儀器工作參數(shù)見表1。

表1　分析各元素儀器最佳參數(shù)

1.3實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.2～0.5g（并精確至0.0001g）試樣，置于聚四氟乙烯坩堝中，同時(shí)做空白，加少量水潤(rùn)濕，加1mL硫酸溶液（1+1）、10mL氫氟酸，于低溫電熱板上加熱分解至冒三氧化硫白煙5～8min，取下冷卻，用少量水沖洗坩堝內(nèi)壁，再置于電熱板上繼續(xù)加熱至白煙冒盡，取下冷卻。加15～20 mL水，微熱，洗入200mL燒杯中，控制體積在60mL左右，加2～3g的尿素，蓋上表面皿，煮沸20～30 min（煮沸過程中可補(bǔ)加水，使體積保持在60mL左右），使沉淀凝聚，取下冷卻。移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，干過濾于50mL聚四氟乙烯燒杯中待測(cè)，隨同做空白試驗(yàn)。以下同建立工作曲線測(cè)定方法分別測(cè)定K和Na的發(fā)射強(qiáng)度，進(jìn)而計(jì)算試樣中K、Na的含量。

2　結(jié)果與討論

2.1波長(zhǎng)的選擇

一般測(cè)量時(shí)，選擇元素的最靈敏線，不過測(cè)量濃度較高時(shí)可以選擇次靈敏線來測(cè)量，這樣可以擴(kuò)大濃度范圍，減少由于稀釋帶來的測(cè)量誤差。火焰原子發(fā)射法和火焰原子吸收法測(cè)定鉀和鈉的靈敏度都很高，為獲得合適的靈敏度，可以選擇次靈敏線測(cè)定或降低測(cè)量濃度，但是降低測(cè)量濃度會(huì)縮小測(cè)量范圍，也會(huì)因?yàn)橄♂寧淼恼`差，因此，本試驗(yàn)測(cè)定鉀選擇次靈敏769.9nm，測(cè)定鈉選擇次靈敏線589.5 nm，同時(shí)通過旋轉(zhuǎn)燃燒器角度，可得到較寬的線性范圍。

2.2燃燒器角度的選擇

燃燒器角度直接影響測(cè)定的靈敏度。測(cè)量高濃度的樣品時(shí)，通常要旋轉(zhuǎn)燃燒器，試驗(yàn)通過改變?nèi)紵鞯牟煌嵌龋傻玫脚c之對(duì)應(yīng)的發(fā)射強(qiáng)度，兩者之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1　燃燒器角度對(duì)發(fā)射強(qiáng)度的影響

圖2　鉀的工作曲線

圖3　鈉的工作曲線

由圖1可以看出，發(fā)射強(qiáng)度隨燃燒器的角度的增加而下降，當(dāng)角度為20°時(shí)，發(fā)射強(qiáng)度僅是0°時(shí)的1/3。根據(jù)此圖可以指導(dǎo)我們?cè)跍y(cè)定時(shí)適當(dāng)旋轉(zhuǎn)燃燒器角度。

2.3干擾因素及其消除

由于鐵礦石中的鐵、鋁和鈦等基體金屬離子存在，會(huì)干擾鉀、鈉的測(cè)定，因此，必須將這些干擾元素加以分離。采用尿素作為沉淀劑，其一定溫度下水解緩慢釋放出氫氧根離子，這樣可以均勻沉淀，使沉淀完全，通過過濾加以分離。另外，由于鉀、鈉在高溫火焰中易發(fā)生電離而產(chǎn)生電離干擾，鉀對(duì)鈉干擾較小，而兩者的濃度比不是很懸殊時(shí)，鈉對(duì)鉀的干擾也很小，因而可配制成等濃度的鉀、鈉混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.4鉀、鈉工作曲線的建立

移取0.00mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.0mL濃度為100μg/mL的氧化鉀和氧化鈉混合標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，置于一組100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。按儀器選定的工作條件，以濃度為橫坐標(biāo)，發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，選擇一般線性最小二乘法擬合方式繪制K、Na的工作曲線。所得鉀的工作曲線見圖2，鈉的工作曲線見圖3，它們的擬合相關(guān)系數(shù)R2=0.9999。

2.5方法檢出限

按實(shí)驗(yàn)方法對(duì)12份樣品空白進(jìn)行測(cè)定求其標(biāo)準(zhǔn)偏差，其中SK=0.0042ug/mL，SNa=0.0018ug/mL，以6倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算得到方法的檢出限分別為K=0.025ug/mL和Na=0.011ug/mL。

2.6方法精密度試驗(yàn)

平行稱取12份含鉀和鈉的試樣，按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算12次測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，得到方法精密度。結(jié)果如表2所示。

表2　精密度試驗(yàn)結(jié)果

由表2中的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，該方法測(cè)定對(duì)于鉀、鈉的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD%）均小于5%，方法精密度好。

2.7方法對(duì)照試驗(yàn)

平行稱取TKS-1、TKS-3兩個(gè)鐵礦石（實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部監(jiān)控）樣品各2份，分別采用本法（FES）、原子吸收法(AAS)和ICP-AES三種方法測(cè)定，結(jié)果見表3。

表3　三種方法測(cè)定結(jié)果對(duì)照

由表3中的試驗(yàn)結(jié)果表明，本法與其他兩種方法的測(cè)定結(jié)果基本一致，方法準(zhǔn)確可靠。

3　結(jié)語

由上述試驗(yàn)結(jié)果表明，火焰原子發(fā)射法測(cè)定鐵礦石中的鉀、鈉，方法具有省去空心陰極燈、簡(jiǎn)便快速、靈敏度高、精密度好、準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)，值得推廣。

[1]黃秀敏,陳彥章,谷俊濤,等.火焰原子發(fā)射光譜法測(cè)定棗汁飲料中鉀和鈉[J].分析實(shí)驗(yàn)室,2004,23（8）:75-77.

[2]馮榮周.火焰原子吸收光譜法測(cè)定地表水中的鉀和鈉[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),1987,3（1）:67.

[3]向兆，楊蕾.火焰原子吸收/發(fā)射光譜法測(cè)定湖泊水中的鉀和鈉中[J].資源環(huán)境與工程.2009,23(2):863-866.

[4]尹明，李家熙，周金生等.巖石礦物分析（第四版第二分冊(cè)）[M].北京：地質(zhì)出版社，2011:713-714.

P575[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-118-2