堿熔-ICP-AES法測定鋯鈦砂礦中鋯和鈦

【摘要】本文研究了用ICP-AES 法測定鋯鈦砂礦中鋯和鈦含量的方法。主要考察了不同溶樣方法對樣品的溶解程度，最終選擇了堿熔、水浸出，過濾分離除去大量鹽類，鹽酸介質ICP-AES測定的方法。考察了影響測定結果的各個因素，選擇了分析波長，確定了儀器分析條件。得出ZrO2的檢出限為0.0012%，測定范圍： 0.004%～10%。TiO2的檢出限為0.0069%，測定范圍： 0.020%～20%。

【關鍵詞】鋯鈦砂礦ICP-AES 法 鋯和鈦的測定

前言

鋯鈦砂礦的主要工業礦物有鋯英石、鈦鐵礦和金紅石，同時含有獨居石等，組成較為復雜，并且這些礦物大部分已經單體解離，是一種較難消解的礦石，除氫氟酸外，幾乎不溶于所有的酸。由于礦物中鈦、鋯含量高，而鈦、鋯又易水解形成難溶的偏鈦酸、偏鋯酸析出，給定量分析帶來很大困難。鋯鈦砂礦分析通常采用容量法、比色法、X—射線熒光光譜法等方法。容量法和比色法具有測試步驟繁瑣、測試周期長、測試成本高的不足; X—射線熒光光譜法適合多元素同時分析，在只測定單元素時不建議使用。電感耦合等離子體發射光譜法（ ICP-AES）已被廣泛應用于不同領域各種類型樣品的分析測試，但應用于分析鋯鈦砂礦的報道很少，難點在于樣品的前處理。

1 實驗部分

1.1儀器

ICP-AES Thermo 6300電感耦合等離子體原子發射光譜儀（美國賽默飛世爾）; 配有中階梯光柵分光系統，電荷注入檢測器（CID），三層石英同心矩管，高效渦流霧化器。

1.2主要試劑

鹽酸;硝酸;氫氟酸;高氯酸;過氧化鈉;超純水（電阻率大于18.2MΩ?cm）。

鈦及鋯標準溶液1000ug/ml（深圳市時得佳科技有限公司）;

1.3 實驗方法

1.3.1 試樣前處理

方法1：高氯酸-氫氟酸-硝酸溶樣：準確稱取0.1000 g 鋯鈦砂礦樣品于30mL聚四氟乙烯坩堝中，加10ml氫氟酸、10ml硝酸、2ml高氯酸，放電熱板上加熱溶解至高氯酸白煙冒盡，加入10ml（1+1）的硝酸提取，取下冷卻，轉入50ml試管中，定容至刻線搖勻待測。

方法2：無水碳酸鈉-硼酸混合溶樣：準確稱取0.2000 g 鋯鈦砂礦樣品于鉑金坩堝中，加3～4g無水碳酸鈉-硼酸混合溶劑，混勻，在高溫爐中由低溫升至1000℃熔融30min。取出冷卻，將坩堝置于250 mL 燒杯中，加100mL熱水提取，加熱煮沸，取下，加入20ml硝酸酸化，定容至100ml試管中搖勻待測。

方法3：過氧化鈉溶樣：準確稱取0.2000 g 鋯鈦砂礦樣品于30mL 鎳坩堝中，加3～4g過氧化鈉，混勻，再覆蓋一層，在高溫爐中由低溫升至750℃熔融10min。取出冷卻，將坩堝置于250 mL 燒杯中，加50mL熱水提取，加熱煮沸，加20ml鹽酸酸化，放置冷卻，轉入100ml試管中，搖勻待測。

方法4：過氧化鈉溶樣—過濾分離除雜：準確稱取0.2000 g 鋯鈦砂礦樣品于30mL 鎳坩堝中，加3～4g過氧化鈉，混勻，再覆蓋一層，在高溫爐中由低溫升至750℃熔融10min。取出冷卻，將坩堝置于250 mL 燒杯中，加100mL熱水提取，加熱煮沸，放置冷卻，用定性濾紙過濾，沉淀用20g /L 氫氧化鉀溶液洗滌2～3次。用20mL熱的 HCl （1+1） 分次溶解沉淀于原燒杯中，再用熱水洗滌3～4次，將溶液移入100 mL 試管中定容，根據鋯、鈦含量選擇最佳分析譜線進行測定。必要時進行稀釋。

2 結果與討論

2.1 樣品前處理方法的選擇

本文實驗了四種樣品前處理方法：（1）高氯酸-氫氟酸-硝酸溶礦。此方法用硝酸提取后溶液有沉淀，最終結果偏低，最終未選用。（2）無水碳酸鈉-硼酸混合溶樣。此方法溶樣溶液清亮，測定結果準確，但溶樣溫度在1000℃作用，需要用到昂貴的鉑金坩堝，無法實現大批量分析，且熔融樣品不容易提取，所以只用作結果對比實驗;（3）過氧化鈉溶樣。過氧化鈉熔融—鹽酸酸化后溶液清亮，但測定時，由于鹽份過高造成儀器不穩定;（4）過氧化鈉熔融-過濾分離。次方法是在過氧化鈉熔融后先進行過濾分離再酸化，此方法溶液清亮，有效去除了鹽份的干擾，測定結果準確。

2.2 坩堝的選擇

本文采樣剛玉坩堝和鎳坩堝兩種坩堝溶樣，結果發現在剛玉坩堝中用過氧化鈉熔融，鋯空白值較高，對低含量鋯的測定影響較大，對鈦的測定無影響。在鎳坩堝中用過氧化鈉熔融，溶樣效果好，鋯、鈦的空白值都低，最終選擇用鎳坩堝。

2.3 譜線選擇及線性范圍

采用國家標準溶液配制標準系列。Zr譜線選擇256.8nm，鈦譜線選擇339.198nm處，線性范圍寬，無干擾元素。

2. 4 基體的分離和干擾情況

由于ICP-AES 的高溫和具有很高的電子密度，所以化學干擾很少。只有當易電離元素大量存在時，才考慮電離干擾。ICP光譜分析中的主要干擾為光譜干擾和基體效應，本方法采用堿熔過濾后除去大部分鹽份。其余雜質元素Mn、Fe、La、Ce、Co、Cu、Ni、Cd 均不干擾鋯的測定。

2.5 最低檢出限實驗

同時做7份樣品空白試樣，按樣品分析步驟進行分析測定，結果按稱量0.2000g樣品計算，算出7次結果的標準偏差，以3倍標準偏差作為元素的檢出限，結果得出ZrO2的檢出限為0.0040%，TiO2的檢出限為0.0069%。

3 結論

本文選擇有過氧化鈉熔融樣品，水易浸取，過濾除去大量分解試劑中引入的陽離子鉀鈉，以鹽酸溶解，ICP-AES 進行測定，該方法具有靈敏度高，選擇性好、線性范圍寬，樣品溶解完全、操作簡單，分析快速、準確等優點。滿足大批量檢測需求。

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作者簡介：杜苗（1984—），女，陜西宜川人，工程師，主要從事巖礦測試、環境檢測等工作。