陽(yáng)國(guó)運(yùn)，潘倩妮，何雨珊，黃獻(xiàn)珠

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試研究中心，廣西 南寧 530023）

石灰?guī)r以其在自然界中分布廣、易于獲取的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用造紙、橡膠、油漆、涂料、醫(yī)藥、化妝品、飼料、密封、粘結(jié)、拋光等產(chǎn)品的制造中。石灰石既是水泥生料生產(chǎn)過(guò)程中的主要原料之一，又是水泥中鎂的主要來(lái)源。水泥生產(chǎn)中需要大量快速測(cè)量石灰石中氧化鈣、氧化鎂的含量，因此快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)石灰石中的氧化鈣、氧化鎂有重要的意義。

石灰石中氧化鈣、氧化鎂的測(cè)定方法有很多，常用的有原子吸收光譜法［1］、容量法［2-3］、電感耦合等離子體發(fā)射光譜 （ICP-AES）［4］及X射線熒光光譜 （XRF）［5］等大型儀器分析方法。在日常檢測(cè)的經(jīng)典方法中，石灰石中氧化鎂含量分布較寬，較低含量的氧化鎂可用原子吸收光譜法測(cè)定，高含量的氧化鎂、氧化鈣則通常用EDTA容量法。EDTA容量法使用較多，但由于滴定終點(diǎn)不易辨別，需要熟練操作才能掌握。隨著大型儀器設(shè)備技術(shù)的不斷進(jìn)步，石灰石的分析變得更加容易。國(guó)家出入境檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （SN／T3321.3-2015）X射線熒光光譜法可以解決包括氧化鈣、氧化鎂在內(nèi)的主次量元素同時(shí)測(cè)定的方法，檢測(cè)效果令人滿意，但必須將樣品灼燒后再熔成玻璃片方能滿足測(cè)定要求，而且測(cè)定的時(shí)間較長(zhǎng)，檢測(cè)的效率不高。而電感耦合等離子體發(fā)射光譜具有測(cè)定速度快、多元素同時(shí)測(cè)定、線性范圍寬的特點(diǎn)，特別適合微量到常量范圍樣品的檢測(cè)。國(guó)家出入境檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （SN／T 3321.1-2012）中包含石灰石中鎂及次量元素的檢測(cè)方法，但由于堿熔的鹽份過(guò)高及測(cè)定的精密度不夠，方法不適用于高含量氧化鈣的測(cè)定。

對(duì)發(fā)射光譜儀，正常情況下鹽份不高 （小于0.2%）ICP法測(cè)定精密度通常在在0.5%～1%。要實(shí)現(xiàn)高含量的氧化鈣、氧化鎂的批量檢測(cè)，必須做好樣品的分解及測(cè)定這兩個(gè)環(huán)節(jié)，才能將測(cè)定精密度控制在0.2%～0.5%的范圍，才能滿足批量檢測(cè)的要求。采取堿熔的方式分解樣品時(shí)，過(guò)高的鹽份造成測(cè)定的精度較差，不利于提高儀器測(cè)定的精密度。石灰石中的氧化鈣、氧化鎂相對(duì)較易分解，用鹽酸分解［7］即可，這樣可明顯改善測(cè)定的穩(wěn)定性。測(cè)定的精密度還受記憶效應(yīng)及儀器的波動(dòng)所影響，內(nèi)標(biāo)及絡(luò)合劑的加入可以降低該影響。

本文提出用鹽酸溶解石灰石樣品后，加入酒石酸及內(nèi)標(biāo)，使氧化鈣、氧化鎂與酒石酸形成穩(wěn)定的絡(luò)合離子，實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)確測(cè)定石灰石中氧化鈣、氧化鎂的含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和主要試劑

iCAP 7400［美國(guó)熱電公司］；鈣標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（1mg／mL）；鎂標(biāo)準(zhǔn)工作溶液 （1mg／mL）；鈷內(nèi)標(biāo)（1mg／mL）：稱(chēng) 1g鈷粉于 1000mL燒杯中，加入100mL鹽酸微熱溶解后，稀釋至1000mL。

酒石酸，分析純；氫氧化鈉，分析純；過(guò)氧化鈉，分析純；硝酸，分析純；高氯酸，優(yōu)級(jí)純；鹽酸，分析純；實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品試液的制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.2000g樣品 （精確至0.01mg）于250mL三角燒杯 （預(yù)先加入0.7g酒石酸）中，加入15mL鹽酸，于電熱板上微沸 10min，加入10.00mL鈷內(nèi)標(biāo)。取下?lián)u勻，加水至200mL，搖勻，待測(cè)。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)系列的配制

于250mL三角燒杯 （預(yù)先加入0.7g酒石酸）中，加入 15mL鹽酸，加入 15mL鹽酸，加入10.00mL鈷內(nèi)標(biāo)，加入一系列鈣、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液，搖勻后加水至200mL，搖勻。同樣品于發(fā)射光譜儀上測(cè)定，以Ca 210.3nm／Co 228.6nm、Mg 285.2 nm／Co 345.3nm為分析線／內(nèi)標(biāo)線對(duì)，測(cè)定強(qiáng)度比，自動(dòng)計(jì)算分析結(jié)果。

標(biāo)準(zhǔn)系列含鈣分別為0、35、45、55、65、75mg。

標(biāo)準(zhǔn)系列含鎂分別為0、0.25、1、5、15、30mg。

1.2.3 儀器條件

ICP-AES的工作條件：RF功率為1250W；輔助氣流量為0.5L／min；霧化氣流量為0.6L／min；泵速為50r／min；觀測(cè)高度為12.0mm；重復(fù)次數(shù)為1次。

2 結(jié)果與討論

采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定石灰石中的氧化鈣、氧化鎂，關(guān)鍵在于樣品的分解方式及內(nèi)標(biāo)的選擇。本文對(duì)影響測(cè)定精密度的條件：樣品溶解方式、記憶效應(yīng)的消除方式、酒石酸的加入量、譜線及分析線與內(nèi)標(biāo)線對(duì)的選擇等條件等進(jìn)行了考察。為保證條件試驗(yàn)時(shí)的可靠性，采用石灰石國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行條件試驗(yàn)，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)方法的準(zhǔn)確度、精密度等各方面進(jìn)行了確認(rèn)，并成功應(yīng)用于實(shí)際樣品分析。

2.1 樣品溶解方式

在實(shí)驗(yàn)方法其他條件不變的情況下，分別氫氧化鈉、過(guò)氧化鈉、鹽酸、混酸 （氫氟酸＋硝酸＋高氯酸）進(jìn)行了準(zhǔn)確度試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 樣品溶解方式的選擇試驗(yàn)結(jié)果

表1表明幾種樣品消解方式都能使石灰石中的鈣、鎂完全分解，但氫氧化鈉、過(guò)氧化鈉熔礦引入過(guò)多鹽份，測(cè)定精密度相對(duì)較差。而混酸熔礦雖好，但由于溶礦相對(duì)較繁瑣，只用于較精確的樣品分解?？紤]到檢測(cè)效率及測(cè)定的精密度，最終鹽酸溶礦。

2.2 記憶效應(yīng)的消除

通過(guò)一個(gè)高鈣樣品及空白的交叉測(cè)定發(fā)現(xiàn)，鈣存在記憶效應(yīng)。為了保證測(cè)定高含量鈣后不影響后面樣品的測(cè)定，就必須增加清洗時(shí)間。清洗時(shí)間的延長(zhǎng)難以保證的短期精密度。本方法通過(guò)加入絡(luò)合劑降低記憶效應(yīng)，使總的測(cè)定時(shí)間不改變。利用儀器的短期精密度較好的特點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)方法其他條件不變的情況下，對(duì)同一樣品分別加入酒石酸、檸檬酸、EDTA、草酸，進(jìn)行了試驗(yàn)。測(cè)定完樣品后，馬上將空白樣品連續(xù)進(jìn)樣三次測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 記憶效應(yīng)消除試驗(yàn)的發(fā)射強(qiáng)度

由表2可知加入酒石酸后空白樣品很快降至正常水平，記憶效應(yīng)得到明顯改善，最終選擇酒石酸。

2.3 酒石酸的加入量

為了考察酒石酸加入量對(duì)測(cè)定的影響，在實(shí)驗(yàn)方法其他條件不變的情況下，加入不同用量的酒石酸，觀察記憶效應(yīng)的消除效果及測(cè)定的精密度。結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 酒石酸用量選擇試驗(yàn)的發(fā)射強(qiáng)度

表3表明，當(dāng)酒石酸用量為0.5g以上時(shí)，可改善鈣的記憶效應(yīng)，且可很快清洗至正常水平，過(guò)多用量會(huì)在矩管內(nèi)壁有積碳，影響儀器長(zhǎng)期測(cè)定的精密度。最終選擇酒石酸加入量為0.7g。

2.4 譜線及分析線與內(nèi)標(biāo)線對(duì)的選擇

在發(fā)射光譜法中，內(nèi)標(biāo)具有消除儀器波動(dòng)、降低基體效應(yīng)的作用，是提高測(cè)定精密度的有效手段。適宜的分析線及內(nèi)標(biāo)線對(duì)，才能使測(cè)定精密度達(dá)到0.2%～0.5%的水平，否則難以滿足分析誤差的要求。由于鈣、鎂譜線的靈敏度較高，且樣品較單純，選擇了靈敏度較低的Ca 210.3、Mg 285.2nm，通過(guò)不同條件測(cè)定 Ca、Mg、Co、Cr、Sc、Y等混合溶液 （CaO 500mg／L）的多條譜線，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，用Cr 205.5、Sc 361.3、Y 324.2、Co228.6、Co345.3nm做內(nèi)標(biāo)，分別測(cè)定精密度，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 鈣分析線及內(nèi)標(biāo)線選擇 nm

最終選擇比Ca 210.3nm／Co 228.6、Mg 285.2nm／Co 345.3nm為分析線／內(nèi)標(biāo)線對(duì) （鎂的測(cè)定精密度較好，不需另做實(shí)驗(yàn)而直接選定）。

2.5 方法的準(zhǔn)確度及精密度驗(yàn)證

為評(píng)價(jià)該方法的準(zhǔn)確性以及對(duì)樣品的適用性，對(duì)石灰石國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07127-GBW07132等進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5～表6。

表5 CaO準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)結(jié)果

表6 MgO準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)結(jié)果

由表5～表6表明，測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值吻合，且高含量氧化鈣、氧化鎂 （10%以上）相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 （RSD）在0.4%以下，表明該方法可以滿足石灰石中氧化鈣、氧化鎂的測(cè)定。該方法用于石灰石中氧化鈣、氧化鎂的測(cè)定，結(jié)果穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)鹽酸溶解石灰石樣品，使樣品中的氧化鈣、氧化鎂完全溶解，再加入酒石酸形成穩(wěn)定的絡(luò)合離子，加入內(nèi)標(biāo)后適當(dāng)稀釋于發(fā)射光譜儀上測(cè)定，改善了因堿熔引入過(guò)多鹽份及記憶效應(yīng)影響測(cè)定的精度問(wèn)題，操作簡(jiǎn)單，快速準(zhǔn)確，極利于批量樣品的檢測(cè)。

通過(guò)驗(yàn)證，石灰石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中氧化鈣、氧化鎂的測(cè)定結(jié)果均與認(rèn)定值吻合，表明本方法準(zhǔn)確可靠，適用于一般石灰石在氧化鈣、氧化鎂的快速、準(zhǔn)確分析。