電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定鉻礦中的鉛、鋅、鎳、鈦、磷

呂新明　李 鵬　王 東　張江山　劉 平　周安麗　狄 杰

(1 阿拉山口出入境檢驗檢疫局，新疆 阿拉山口 833418；2石河子大學 化學化工學院，新疆 石河子，832003)

前言

在冶金工業(yè)上，鉻礦主要用來生產(chǎn)鉻鐵合金和金屬鉻。在耐火材料上，鉻礦用來制造鉻磚、鉻鎂磚和其它特殊耐火材料[1]。鉻礦是我國重要的進出口商品，近年來，其貿(mào)易額不斷增加。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國對進口鉻礦的需求量也越來越大[2]。鉻礦除了需要測定主含量元素鉻外，還需要測定涉及有毒有害及雜質元素有：砷、鎘、銅、鋅、鎳等。對這些項目的檢驗，按現(xiàn)有的國家標準測定方法雖然分析結果準確，但方法的流程長，工作量大，且一般只能進行單元素的分析，不滿足口岸快速通關對時效性的要求。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法具有靈敏度高、干擾少、線性范圍寬并能連續(xù)測定多種元素等優(yōu)點[3]。對此，建立了ICP-AES法快速同時測定Pb、Zn、P、Ni、Ti五種元素含量的方法。方法的精密度和測定范圍可以獲得和國家標準分析方法一樣的要求。同時，克服國家標準方法步驟繁瑣、工作量大、耗時長等缺點，也會提高檢驗檢疫等檢測實驗室的工作效率，保證檢測實驗室準確、高效出具檢驗結果[4-5]。

1　實驗部分

1.1　儀器與試劑

ICAP6300電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(美國熱電公司)，分析天平，馬弗爐，鉑金坩堝。

碳酸鈉(分析純)、四硼酸鈉(分析純)，鉛(GSB04-1742-2004)、鋅(GSB04-1761-2004)、鎳(GSB04-1740-2004)、鈦(GSB04-1757-2004)和磷(GSB04-1741-2004)元素的有證單標溶液(國家有色金屬及電子材料分析測試中心)；GBW07132、GBW07133、GBW07134鉻礦有證標準物質(濟南眾標科技有限公司)，GBW07818、GBW07162、GBW07163、GBW07164鉻礦有證標準物質(地球物理地球化學勘察研究院)。

1.2　實驗方法

稱取0.1 g(精確至0.000 1 g)樣品，置于燒過并鋪有1.5 g熔融劑(碳酸鈉與四硼酸鈉質量比2∶1，混磨成粉末，置于塑料瓶內(nèi)密封備用)的鉑坩堝中，將熔融劑與樣品混合均勻后用鉗嘴包裹鉑金的坩堝鉗放人馬弗爐中，在950 ℃下熔融30 min，取出后稍冷，用高純水洗凈坩堝外部，將坩堝放人盛有50 mL稀鹽酸(1+9)的100 mL燒杯中，待坩堝中的樣品在80 ℃下浸取完全后，將坩堝用水洗凈取出，溶液移入100 mL容量瓶中，用高純水定容，搖勻。

1.3　校準曲線制作

用有證單標溶液標準物質配制曲線，濃度列表參考表1。

表1　標準曲線配制濃度Table 1　Standard curve preparationconcentration　/(μg·L-1)

2　結果與討論

2.1　儀器工作參數(shù)的選擇

通過用正交實驗對五種元素發(fā)射強度測定結果進行分析，各元素的等離子體發(fā)射強度基本在最大的位置，對鉻礦測定元素的綜合考慮，確定測定條件為：分析泵速75 r/min，功率1 250 W，霧化器氣體流量0.5 L/min，垂直觀測高度12 mm，積分時間30 s。

2.2　分析線選擇

通過對各元素分析線強度和準確性測定，最終確定分析線(推薦)Pb 220.35 nm、Zn 213.86 nm、Ni 231.60 nm、Ti 323.45 nm、P 213.62nm。

2.3　方法檢出限

按儀器的最佳實驗室條件，在測定元素所選的波長處測定標準溶液待測元素的系列強度，繪制標準曲線，儀器軟件自動擬合曲線，計算出曲線的相關性系數(shù)，見表2。

檢出限按儀器的最佳實驗室條件，對含基體鉻元素的校準空白連續(xù)測定11次，以測定結果的3倍標準偏差所對應的濃度值為計算方法的檢出限，見表2。

表2　方法的檢出限Table 2　Method of detection limit

由表2可知，標準曲線的相關性達到0.996 58以上，方法的檢出限在0.00022%～0.0015%。

2.4　方法準確度實驗

2.4.1與標準物質比對

將鉻礦的標準物質按照樣品處理方法進行處理，按照實驗方法測定標準物質，其測定結果與標準值進行比較，結果見表3。

表3　標準物質測定結果Table 3　Laboratory accuracy table　/%

經(jīng)驗證測定值與標準值差值均小于國家標準方法的允許差，甚至可以達到零誤差。

2.4.2加標回收實驗

為了驗證方法的準確度，實驗室對不同元素加入標準物質，加入標準值的濃度按照樣品中各元素濃度的0.5、1、1.5倍，測量加標后樣品的濃度，并計算加標回收率，結果見表4。

表4　樣品加標回收實驗Table 4　Sample recovery is determined

1)單位為mL。

表4結果表明所測5種元素，從測定高限數(shù)據(jù)到測定低限數(shù)據(jù)，加標回收率在89%～112%，均在合理的范圍之內(nèi)，結果滿意。

2.5　精密度實驗

實驗室采集各種元素不同濃度的2個樣品，按照實驗方法進行處理后，對樣品進行10次測定，通過計算相對標準偏差RSD，驗證方法的重復性，見表5。

表5樣品重復性驗證

Table5Samplerepeatabilityverification/%

經(jīng)驗證方法的相對標準偏差(RSD)最大為4.9%、最小為1.8%，方法的重現(xiàn)性較好。

3　結語

采用碳酸鈉與四硼酸鈉作為混合熔融劑在鉑坩堝中熔融，用酸提取同時測定鉛、鋅、鎳、鈦、磷五種元素，具有檢測效率高(五種元素同時測定)，方法檢出限低(最低檢出限達到2.2 μg/g)，檢測周期短及方法應用廣。

填補了國內(nèi)關于鉻礦及其精礦檢測的空白，鉻礦中鉛、鋅、鈦三種元素無相關的檢測標準方法，查詢文獻也無相關的研究報道。

[1] 李享.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鉻礦中5種化學成分[J].理化檢驗(化學分冊)(PhysicalTestingandChemicalAnalysisPartB:ChemicalAnalysis), 2011,47(8):960-962.

[2] 秦立俊,喬柱,石慧,等.高溫熱水解-離子色譜法測定鉻礦中氟含量[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2017,7(2):6-9.

[3] 劉爽,葉曉英,楊春晟.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定高純鋁中Fe、Cu、Mg、Zn、Ti[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2017,7(2):42-45.

[4] 韓永光,李會蘭.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鉻礦中Mn、Ni、Co、CaO、MgO、Na2O和K2O[J].鐵合金(Ferro-alloys),2015(9):46-48.

[5] 姚凌峰,李忠號,朱敏,等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鉻礦中鐵、鋁、硅、鎂、鈣[J].天津化工(TianjinChemicalIndustry),2015,29(5):1008-1267.