電感耦合等離子體原子發射光譜法測定鉻鐵礦中Cr、TFe2O3含量

吳 晶

（寧夏建設職業技術學院，寧夏銀川 750021）

鉻的主要礦物為鉻尖晶石類礦物，生成于超基性巖的純橄欖巖和蛇紋巖中，鉻鐵礦化學通式為（Mg，Fe）（Cr，Al， Fe）2O4[1]。這類礦物中，Cr2O4的含量為8%～62%，FeO 為0～18%，MgO 為6%～16%，Al2O3為0%～33%，Fe2O3約為2%～30%。鉻鐵礦簡項分析的主要項目是Cr、TFe2O3、FeO、SiO2，鉻鐵比為鉻鐵礦主要工業指標。所以準確測定Cr 和TFe2O3的意義重大。

采用傳統的分析方法，手續冗繁復雜，需要幾個體系，每個體系都有嚴格的要求，如酸溶-硫酸亞鐵銨容量法測Cr，要嚴格控制溶礦時間和溫度，防止焦磷酸鹽的出現，在后期加入過量的氧化劑過硫酸銨和少量的硫酸錳，通過觀察高錳酸根的紫色出現，才能夠判斷是否氧化完全，同時高錳酸根又干擾鉻的測定，必須加入鹽酸或氯化鈉使高價錳還原，反應產生的氯氣需煮沸除去，在煮沸除去氯氣時，容易跳濺，使結果偏低。

采用過氧化鈉堿熔-重鉻酸鉀容量法測鐵，由于鉻干擾鐵的測定，必須分離鉻，嚴格控制堿度1%～2%，然后過濾洗滌等，否則干擾測定，使結果偏低。采用氫氟酸-高氯酸-硫酸分解測定多項，最后制成2%的鹽酸溶液，鹽酸使鉻生成易揮發的氯化鉻酰，使Cr 結果偏低，且生成的氯化鉻酰有劇毒，危害人體健康。本文采用硫磷混酸濕法分解樣品，使用電感耦合等離子體原子發射光譜儀測定鉻鐵礦樣品。

1 實驗部分

1.1 儀器

ICP-6300電感耦合等離子體原子發射光譜儀。

1.2 試劑

①硫酸；②磷酸；③鉻標準溶液[ρ（Cr）=1 000μg/mL]；④三氧化二鐵標準溶液[ρ（Fe2O3）=5.0g/L]；⑤鉻標準工作溶液[ρ（Cr）=50.0μg/mL]；⑥三氧化二鐵標準工作溶液 [ρ（Fe2O3）=500μg/mL]；⑦三氧化二鐵加標溶液[ρ（Fe2O3）= 50μg/mL]。

1.3 分析步驟

稱取0.0500～0.2000g（精確至0.0001g）試樣，置于150mL小燒杯中，用少許水潤濕，加入10mL 硫磷混酸（1+1），搖散試樣，加蓋表面皿，于電熱板上加熱分解，直至樣品分解完全后取下，冷卻。移入50mL 容量瓶中，搖勻，此為母液。再分取10mL 母液定容至100mL，搖勻待測。

2 結果與討論

2.1 酸度選擇

因為硫磷混酸密度比較大，儀器霧化效果不好，對儀器損害較大，使結果偏低。故選擇空白做酸度實驗，分別對2%，4%，6%，8%，10%五個混酸的空白Cr 進行測定（n=6），結果如表1所示。

表1 混酸酸度選擇

從表1可知，硫磷混酸為2%時影響最小，故酸度選擇為2%。

2.2 線性范圍和方法檢出限

在優化條件下，測定校正空白和標準系列，得標準曲線相關參數和該標準溶液系列下的線性范圍。平行測定試劑空白溶液12次，計算3倍標準偏差，得到方法檢出限。經測定：相關系數為1.000 0，方法檢出限Cr 為0.50μg/g，線性范圍為0～50μg/mL。方法檢出限TFe2O3為0.30μg/g，線性范圍為0～500μg/mL。

2.3 精密度和準確度

在優化條件下，選擇GBW07101，GBW07102，GBW07202， GBW07821四個國家一級標準物質按照分析步驟分析，相對標準偏差（RSD，n=6）Cr 為0.17%～6.86%、TFe2O3為0.17%～0.98%。結果如表2、表3所示。

表2 Gr精密度和準確度

表3 TFe2O3精密度和準確度

2.4 加標回收試驗

按操作步驟配制6份GBW07202母液，并往其中加入鉻標準工作溶液[ρ（Cr）=50.0μg/mL]10mL，三氧化二鐵加標溶液[ρ（Fe2O3）=50μg/mL]10mL，按分析步驟分取溶液制備樣品待測液，所得結果如表4所示。

表4 回收率試驗

2.5 對比試驗

傳統方法采用酸溶-硫酸亞鐵銨容量法測Cr，過氧化鈉堿熔-重鉻酸鉀容量法測TFe2O3，為了進一步證實本方法是可行的，用硫磷混酸濕法分解樣品，將電感耦合等離子體發射光譜法測定Cr，TFe2O3與傳統容量法測定Cr，TFe2O3進行比對，比對結果如表5、表6所示。

表5 Cr的結果

表6 TFe2O3的結果

實驗表明：電感藕合等離子體發射光譜法優于容量法，結果更相近。

3 結語

本文采用硫磷混酸分解樣品，因磷酸在加熱至100～300℃時具有極強溶解礦物的能力。再加入硫酸，分解溫度可提高至360～380℃，硫酸具有很強的氧化性，在試樣分解的同時可將鉻氧化成六價，更有利于試樣的分解，同時防止焦磷酸鹽的出現。鎂鉻鐵礦、鋁鉻鐵礦、富鐵鉻尖晶石等難溶礦物均可被混酸完全分解。如果溶融物不透明，表明分解不完全，應繼續溶解，保證溶融物透明。該方法準確度高、操作簡單、速度快，可以一次性分解樣品，一個系統完成測定，避免了容量法冗繁復雜的操作過程，節約了成本，提高了效率，可用于批量檢驗。