原子吸收儀測(cè)定大頂鐵礦石中錳含量

周雪軍

【摘 要】工業(yè)的發(fā)展對(duì)于工業(yè)材料的需求逐漸的增大，礦產(chǎn)的開采日益增多。在工業(yè)中鐵的用量最大，其次就是錳，錳不僅是鋼鐵工業(yè)中的重要原料，還可以用于化工領(lǐng)域，電子領(lǐng)域以及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域等。錳主要提取與鐵礦石中，其含量越大礦石價(jià)值越高。目前人們對(duì)錳的注意力逐漸增加，從錳礦石的開采、處理中獲得了大量的利潤(rùn)。精確地測(cè)定鐵礦石中猛的含量有助于較少處理過(guò)程，增加錳的產(chǎn)量，獲得較大的經(jīng)濟(jì)利益。本文就針對(duì)大頂鐵礦石闡述了以原子吸收儀測(cè)定鐵礦石中錳含量的具體過(guò)程。

【關(guān)鍵詞】原子吸收儀；大頂鐵礦石；錳

0.引言

錳是一種重要的金屬元素，主要是以化合物的形式存在于自然界中，錳對(duì)于鋼鐵工業(yè)有重要的作用，錳在鋼鐵工業(yè)中可以作為脫氧劑和脫硫劑，使工業(yè)中的原材料更加的純正，同時(shí)作為合金元素運(yùn)用在鋼鐵生產(chǎn)中，增強(qiáng)了鋼的強(qiáng)度和耐用性。不僅在工業(yè)中對(duì)錳的使用十分廣發(fā)，在農(nóng)業(yè)、建筑等眾多方面都有重要的應(yīng)用。錳一般從鐵礦石中提煉出來(lái)，大多數(shù)的鐵礦石都是不純正的，含有較多的其他元素，錳就是其中的一種，鐵含量較高，猛含量也較高則屬于錳鐵礦石，可以創(chuàng)造較高的經(jīng)濟(jì)效益。大頂鐵礦是華南地區(qū)最大的鐵礦石產(chǎn)地，其中含有的鐵礦石包含了幾乎所有的種類，擁有大小規(guī)模不同的礦區(qū)，并且作為露天的鐵礦區(qū)是鐵礦石產(chǎn)量較大的礦區(qū)。在這個(gè)巨大的礦物中出產(chǎn)多種金屬，錳就是其中重要一種。要獲得錳金屬需要對(duì)鐵礦石中的錳含量進(jìn)行較為準(zhǔn)確的測(cè)定，這對(duì)于開采的成本以及日后的收益有重要的作用，測(cè)定方法也很多但目前使用較多的測(cè)定儀器就是原子吸收儀，這種儀器可以精確地測(cè)定鐵礦石中的錳含量，簡(jiǎn)便易行，廣泛的適用于實(shí)際工作當(dāng)中。

1.有關(guān)原子吸收儀

原子吸收儀是一種使用較為簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠地實(shí)驗(yàn)儀器，可以測(cè)定多種金屬的含量，其原理主要是原子吸收儀本身發(fā)出的發(fā)現(xiàn)被金屬以原子形態(tài)吸收導(dǎo)致光線減弱，以光線減弱的程度就可以鑒定出礦石樣品中的金屬元素以及該金屬元素的含量。原子光譜吸收儀主要是由四部分組成，光源部分負(fù)責(zé)發(fā)射測(cè)定金屬含量的光束，設(shè)備不同其中的發(fā)光體也不相同；原子化系統(tǒng)負(fù)責(zé)將要測(cè)定的金素轉(zhuǎn)化為原子形態(tài)，使得吸收光譜成為可能，是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的前提環(huán)節(jié)，根據(jù)元素的性質(zhì)特點(diǎn)應(yīng)該選取不同的原子化設(shè)備；分光系統(tǒng)是對(duì)光線的各種改變；檢測(cè)系統(tǒng)則是對(duì)于結(jié)果的重要體現(xiàn)，金屬含量通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)的分析綜合得以體現(xiàn)，由此判斷錳鐵礦石的價(jià)值。

2.測(cè)定具體過(guò)程

使用原子吸收光譜儀可以快速準(zhǔn)確的測(cè)定鐵礦石中的錳金屬含量，是目前測(cè)定方法中使用最為普遍和廣泛的方法，下面我們就來(lái)詳細(xì)的論述其測(cè)定過(guò)程：

2.1儀器及工作條件

①儀器：賽多利斯電子天平（d=0.01），島津AA-6300原子吸收分光光度計(jì)，錳空心陰極燈，可調(diào)低溫電爐。

②試劑：鹽酸、氫氟酸、硝酸、高氯酸均為優(yōu)級(jí)純；錳標(biāo)準(zhǔn)溶液（20μg/ml）：移取國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心1000μg/ml錳標(biāo)準(zhǔn)溶液20ml于1000容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，此溶液錳含量為20μg/ml。

2.2校準(zhǔn)曲線制取

分別吸取Mn標(biāo)準(zhǔn)溶液（20μg/ml）0ml、5ml、10ml、15ml、20ml、25ml于6 個(gè)100ml的容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，待測(cè)。

2.3試樣的處理

準(zhǔn)確稱取分析樣品0.15000g于聚四氟乙烯（PTFE）燒杯中，用少量蒸餾水潤(rùn)濕試樣，加10ml鹽酸低溫初步分解試樣約5分鐘，加5ml氫氟酸，繼續(xù)低溫加熱約15分鐘，加入3ml硝酸、2ml高氯酸，繼續(xù)加熱至高氯酸冒白煙，再繼續(xù)加熱至近干，取下用水沖洗杯壁，加5ml鹽酸，5ml蒸餾水，加熱使可溶性鹽類溶解，再將溶液蒸發(fā)至濕鹽狀，調(diào)低溫度繼續(xù)加熱至近干，加5ml鹽酸，加熱使鹽類溶解。移至100ml容量瓶中，定容至刻度，搖勻靜置兩小時(shí)以上。吸取上清液10ml移到100ml容量瓶中，定容至刻度待測(cè)。用于標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定溶液的制定：分別吸取以上制取的溶解液5ml于6個(gè)不同的100ml容量瓶中，再依次加入系列0ml、2.5ml、5ml、7.5ml、10ml、12.5ml20μg/ml的Mn標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容至刻度，搖勻待測(cè)。

3.結(jié)果與討論

（1）采用溶解試樣的鹽酸、氫氟酸、硝酸、高氯酸都比較容易通過(guò)加熱蒸發(fā)除去，且不引入除氫離子以外的其它陽(yáng)離子，加入鹽酸使試樣初步溶解時(shí)，有些雜質(zhì)可被分解成揮發(fā)性物質(zhì)而除去，氫氟酸可溶解硅化合物并使硅變?yōu)镾iF4氣體而除去，這樣就大大減少了溶解液中的物質(zhì)量，這對(duì)原子吸收測(cè)定十分有利。通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，這種酸組合對(duì)大頂鐵礦石溶解效果特別好。

（2）硅對(duì)錳含量測(cè)定的影響。硅對(duì)錳有負(fù)干擾，一般多是采用加入氯化鍶使溶液呈1000ppm濃度來(lái)消除，本方法是采用氫氟酸使硅生成SiF4 氣體揮發(fā)掉來(lái)消除硅對(duì)測(cè)定的影響，這樣又不用多引入氯化鍶，又去除了硅的各種化合物，對(duì)測(cè)定更有利。為證明這種方法確實(shí)把硅除去了，我們可把溶解的溶液轉(zhuǎn)入300ml的三角瓶，向其中加入2.5%硫酸5ml，5%的鉬酸銨5ml，搖勻，靜置15分鐘，加入10%的草酸5ml，搖動(dòng)30秒后，加10%的硫酸亞鐵銨5ml，如溶液變藍(lán)就說(shuō)明還含有硅，不變藍(lán)就說(shuō)明已經(jīng)不含硅了。

實(shí)驗(yàn)表明，溶液沒有變藍(lán)，說(shuō)明硅已經(jīng)全部去除。

（3）樣液濃度線性范圍確定。準(zhǔn)確移取20μg/ml的錳標(biāo)準(zhǔn)溶液0ml、5ml、15ml、25ml、35ml、45ml、50ml于100ml容量瓶中定容至刻度，搖勻。

從統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可知錳濃度和吸收值并不是完全線性關(guān)系，只有在溶液濃度約在0～5μg/ml，吸收值在0～0.8內(nèi)線性關(guān)系才較為明顯，所以我們所制濃度待測(cè)溶液的錳含量應(yīng)在此范圍內(nèi)。如所顯示的吸收度超過(guò)0.8時(shí)，就需對(duì)所測(cè)的溶液從新吸取并稀釋到恰當(dāng)?shù)臐舛仍贉y(cè)定。

（4）試樣處理?xiàng)l件的選擇。本方法采用酸分解試樣，經(jīng)實(shí)驗(yàn)溶液酸度對(duì)錳測(cè)定影響不大，但呈酸性更容易使近干的鹽類溶解，最好是控制鹽酸含量在1%至5%間。

（5）樣液基體對(duì)吸收值的影響。通過(guò)所作的校準(zhǔn)曲線和標(biāo)準(zhǔn)加入法曲線可以得知，校準(zhǔn)曲線Abs=0.16092濃度+0.0111，r=0.9993。標(biāo)準(zhǔn)加入法曲線Abs=0.15948濃度+0.2488，r=0.9995。從坐標(biāo)圖上直觀看，兩直線近似平行，但從以上線性方程中可看出，校準(zhǔn)曲線和標(biāo)準(zhǔn)加入法曲線斜率相差不大，說(shuō)明溶液基體對(duì)溶液的吸收影響不大，所以可直接采用沒有基體的校準(zhǔn)曲線來(lái)測(cè)定，但當(dāng)測(cè)定與大頂?shù)V石基體相差較遠(yuǎn)的礦石時(shí)，為消除基體對(duì)測(cè)定的影響，最好是采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定（但要注意加入標(biāo)準(zhǔn)溶液后吸收值不要超出線性范圍內(nèi)），考慮到標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定工作量太大，實(shí)際工作中一般可采用簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行測(cè)定。

（6）未溶解殘?jiān)挠绊憽?/p>

錳在酸里極易溶解，即使在晶格里也易于被氫等離子交換出，所以留在殘?jiān)锏腻i從理論上說(shuō)應(yīng)該很少，為進(jìn)一步驗(yàn)證，我們做以下試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證：把溶解液靜置后過(guò)濾所得的極少量的殘?jiān)逑锤蓛艉笥?g碳酸鈉（無(wú)水）作熔劑在鉑坩堝中950℃熔融十分鐘，再用稀鹽酸浸取，制成溶液，同試樣一同進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)與對(duì)比的空白所對(duì)應(yīng)的原子吸收值差別不大。由此可驗(yàn)證以上結(jié)論，實(shí)際操作中我們不考慮以上殘?jiān)鼘?duì)結(jié)果的影響。

（7）方法的精密度和準(zhǔn)確度。

①精密度試驗(yàn)。為評(píng)價(jià)方法的精密度，對(duì)本公司的三個(gè)樣品進(jìn)行4次平行測(cè)定（采用校準(zhǔn)曲線測(cè)得），分析結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.20～0.56%，具有良好的重復(fù)性，也就是說(shuō)本方法具有良好的精密度。

②回收率試驗(yàn)。因?yàn)闆]有與大頂鐵礦石含錳這樣高標(biāo)樣，我們就用以上實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)地?zé)Y(jié)精粉作為母液，按其平均值2.2026%作為真實(shí)值進(jìn)行回收率試驗(yàn)，則所制的母液濃度為44.052μg/ml，Mn加入量分別為50μg和100μg。

4.結(jié)語(yǔ)

原子吸收作為非常成熟的分析設(shè)備，具有靈敏度高，選擇性好，精密度高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，加上與現(xiàn)代科技有機(jī)地結(jié)合，使儀器性能更好、自動(dòng)化程度更高，與其它分析方法相比具有其優(yōu)越性。用原子吸收光譜法來(lái)代替現(xiàn)使用的測(cè)錳方法，不能不說(shuō)是一個(gè)很好的途徑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王澤偉.化驗(yàn)員新技術(shù)與操作規(guī)范化實(shí)用大全[M].天津：天津電子出版社，2005.

[2]北京大學(xué)儀器分析教學(xué)組.儀器分析教程.北京大學(xué)出版社，1997.