電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鉻鐵礦中Cr、TFe2O3含量

吳 晶

（寧夏建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧夏銀川 750021）

鉻的主要礦物為鉻尖晶石類(lèi)礦物，生成于超基性巖的純橄欖巖和蛇紋巖中，鉻鐵礦化學(xué)通式為（Mg，F(xiàn)e）（Cr，Al， Fe）2O4[1]。這類(lèi)礦物中，Cr2O4的含量為8%～62%，F(xiàn)eO 為0～18%，MgO 為6%～16%，Al2O3為0%～33%，F(xiàn)e2O3約為2%～30%。鉻鐵礦簡(jiǎn)項(xiàng)分析的主要項(xiàng)目是Cr、TFe2O3、FeO、SiO2，鉻鐵比為鉻鐵礦主要工業(yè)指標(biāo)。所以準(zhǔn)確測(cè)定Cr 和TFe2O3的意義重大。

采用傳統(tǒng)的分析方法，手續(xù)冗繁復(fù)雜，需要幾個(gè)體系，每個(gè)體系都有嚴(yán)格的要求，如酸溶-硫酸亞鐵銨容量法測(cè)Cr，要嚴(yán)格控制溶礦時(shí)間和溫度，防止焦磷酸鹽的出現(xiàn)，在后期加入過(guò)量的氧化劑過(guò)硫酸銨和少量的硫酸錳，通過(guò)觀察高錳酸根的紫色出現(xiàn)，才能夠判斷是否氧化完全，同時(shí)高錳酸根又干擾鉻的測(cè)定，必須加入鹽酸或氯化鈉使高價(jià)錳還原，反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣需煮沸除去，在煮沸除去氯氣時(shí)，容易跳濺，使結(jié)果偏低。

采用過(guò)氧化鈉堿熔-重鉻酸鉀容量法測(cè)鐵，由于鉻干擾鐵的測(cè)定，必須分離鉻，嚴(yán)格控制堿度1%～2%，然后過(guò)濾洗滌等，否則干擾測(cè)定，使結(jié)果偏低。采用氫氟酸-高氯酸-硫酸分解測(cè)定多項(xiàng)，最后制成2%的鹽酸溶液，鹽酸使鉻生成易揮發(fā)的氯化鉻酰，使Cr 結(jié)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(fā)射光譜儀測(cè)定鉻鐵礦樣品。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

ICP-6300電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀。

1.2 試劑

①硫酸；②磷酸；③鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液[ρ（Cr）=1 000μg/mL]；④三氧化二鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液[ρ（Fe2O3）=5.0g/L]；⑤鉻標(biāo)準(zhǔn)工作溶液[ρ（Cr）=50.0μg/mL]；⑥三氧化二鐵標(biāo)準(zhǔn)工作溶液 [ρ（Fe2O3）=500μg/mL]；⑦三氧化二鐵加標(biāo)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(rùn)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(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 酸度選擇

因?yàn)榱蛄谆焖崦芏缺容^大，儀器霧化效果不好，對(duì)儀器損害較大，使結(jié)果偏低。故選擇空白做酸度實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)2%，4%，6%，8%，10%五個(gè)混酸的空白Cr 進(jìn)行測(cè)定（n=6），結(jié)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(shí)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(yōu)化條件下，測(cè)定校正空白和標(biāo)準(zhǔn)系列，得標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)參數(shù)和該標(biāo)準(zhǔn)溶液系列下的線性范圍。平行測(cè)定試劑空白溶液12次，計(jì)算3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，得到方法檢出限。經(jīng)測(cè)定：相關(guān)系數(shù)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(zhǔn)確度

在優(yōu)化條件下，選擇GBW07101，GBW07102，GBW07202， GBW07821四個(gè)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)按照分析步驟分析，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n=6）Cr 為0.17%～6.86%、TFe2O3為0.17%～0.98%。結(jié)果如表2、表3所示。

表2 Gr精密度和準(zhǔn)確度

表3 TFe2O3精密度和準(zhǔn)確度

2.4 加標(biāo)回收試驗(yàn)

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

表4 回收率試驗(yàn)

2.5 對(duì)比試驗(yàn)

傳統(tǒng)方法采用酸溶-硫酸亞鐵銨容量法測(cè)Cr，過(guò)氧化鈉堿熔-重鉻酸鉀容量法測(cè)TFe2O3，為了進(jìn)一步證實(shí)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(fā)射光譜法測(cè)定Cr，TFe2O3與傳統(tǒng)容量法測(cè)定Cr，TFe2O3進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)結(jié)果如表5、表6所示。

表5 Cr的結(jié)果

表6 TFe2O3的結(jié)果

實(shí)驗(yàn)表明：電感藕合等離子體發(fā)射光譜法優(yōu)于容量法，結(jié)果更相近。

3 結(jié)語(yǔ)

本文采用硫磷混酸分解樣品，因磷酸在加熱至100～300℃時(shí)具有極強(qiáng)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(qiáng)的氧化性，在試樣分解的同時(shí)可將鉻氧化成六價(jià)，更有利于試樣的分解，同時(shí)防止焦磷酸鹽的出現(xiàn)。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(yīng)繼續(xù)溶解，保證溶融物透明。該方法準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)單、速度快，可以一次性分解樣品，一個(gè)系統(tǒng)完成測(cè)定，避免了容量法冗繁復(fù)雜的操作過(guò)程，節(jié)約了成本，提高了效率，可用于批量檢驗(yàn)。