王景鳳，隆英蘭，韓俊麗，董哲飛

(1.西部礦業(yè)集團(tuán)科技發(fā)展有限公司，青海西寧 810006；2.青海西部礦業(yè)工程技術(shù)研究有限公司，青海西寧 810006；3.青海省高原礦物加工工程與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海西寧 810006；4.青海省有色礦產(chǎn)資源工程技術(shù)研究中心，青海西寧 810006；5.金訶藏藥股份有限公司，青海西寧 810000)

鹽湖資源是地球上多元素共伴生的特有珍貴礦產(chǎn)，隨著科技的進(jìn)步，新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略意義越來越明顯，鹽湖資源作為青海省優(yōu)勢(shì)和特色資源，綜合開發(fā)利用對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展極具戰(zhàn)略意義，同時(shí)可以有效帶動(dòng)青海藏區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。要從根本上解決鹽湖資源綜合利用，鎂資源的有效利用是迫切需要解決的問題[1]。近年來，鹽湖企業(yè)已開始關(guān)注鎂資源利用[2-12]，為解決鹽湖資源開發(fā)利用中存在的“鎂害”難題，青海省相關(guān)企業(yè)已相繼開發(fā)出了高純系列鎂基氧化物，其中，高純鎂砂填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，青海鹽湖海納化工有限公司已建成13萬(wàn)t/a氫氧化鎂生產(chǎn)線，青海西部鎂業(yè)有限公司(西部礦業(yè))已建成10萬(wàn)t/a氫氧化鎂生產(chǎn)線及氧化鎂產(chǎn)品生產(chǎn)線。

我國(guó)鹽湖中的鎂資源要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于礦石的鎂資源，因此開采鹽湖的鎂資源勢(shì)必成為未來的主流方向。水氯鎂石是鎂鹽礦的主要礦物組分之一。含鎂11.96%、氯34.87%。單斜晶系，晶體呈短柱狀，集合體呈板狀、鱗片狀、粒狀、纖維狀等。透明無色、白色，玻璃光澤，硬度1～2。具有可塑性，極易變形，味辣而苦，吸濕性很強(qiáng)，極易潮解，易溶于水和酒精。產(chǎn)于鹽湖中，與光鹵石、石鹽、硬石膏等共生，是制取鎂化合物、提煉金屬鎂的原料。水氯鎂石在各種類型鹵水鹽田蒸發(fā)過程中均可產(chǎn)出，尤其是海水型鹽湖產(chǎn)出量巨大。鹽湖鹵水中平均含MgCl2為17.74%，高出海水含量35倍，天然蒸發(fā)即可產(chǎn)出水氯鎂石(MgCl2·6H2O)，是鹽湖鎂產(chǎn)品開發(fā)最主要的原料。

水氯鎂石主要用于制作各種鎂鹽，如氧化鎂[13-17]、氫氧化鎂[18-19]、鎂砂[20-22]等，也用作防凍劑的基本化工原料；在冶金、建筑材料(鎂水泥)、紡織、食品、耐火材料等行業(yè)也有著廣泛的應(yīng)用，尤其是作為建筑材料與菱苦土(MgO)制成堅(jiān)硬的耐腐蝕的鎂氧水泥，具有強(qiáng)度高、硬化快、有彈性、表面光澤度好、絕熱、隔音和制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。無水氯化鎂作為鎂電解工業(yè)原料的路線是目前金屬鎂工業(yè)發(fā)展最先進(jìn)、最理想的工藝路線，由此制得的金屬鎂具有高品質(zhì)，主要用于輕質(zhì)鎂合金[23]。

查閱相關(guān)資料，在為數(shù)不多的研究中，魏萬(wàn)林[24]對(duì)降低鹽湖水氯鎂石溶液中硫酸根含量進(jìn)行了試驗(yàn)研究，胡湖生[25]等采用EDTA滴定法對(duì)水氯鎂石脫水產(chǎn)品中氧化鎂進(jìn)行了測(cè)定，未查到水氯鎂石中含雜元素的檢測(cè)方法。現(xiàn)有產(chǎn)品并未給企業(yè)產(chǎn)生顯著效益的首因是缺乏檢測(cè)方法而不能向用戶提供足以證明產(chǎn)品質(zhì)量的含雜指標(biāo)。因此，開展鹽湖鎂資源中含雜元素的檢測(cè)技術(shù)研究是解決這一弊端的有效手段。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器及工作參數(shù)

ICAP 7400電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國(guó)賽默飛世爾科技有限公司)。

儀器最佳工作條件：RF功率，950 W；冷卻氣流量12 L/min；輔助氣流量0.5 L/min，載氣流量0.5 L/min，觀測(cè)高度12 mm；積分時(shí)間：長(zhǎng)波5 s，短波10 s，分析泵速，50 r/min。

1.2 基準(zhǔn)物質(zhì)

氯化鉀99.95%～100.05%，工作基準(zhǔn)試劑，天津市化學(xué)試劑研究所有限公司，規(guī)格50 g。

碳酸鈉99.96%～100.04%，工作基準(zhǔn)試劑，上海山浦化工有限公司，規(guī)格100 g。

碳酸鈣4 N，高純?cè)噭?，?guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，規(guī)格100 g。

硫酸鉀99.0%，優(yōu)級(jí)純?cè)噭?，天津市光?fù)科技發(fā)展有限公司，規(guī)格500 g。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

稱取10.000 0 g試樣于250 mL燒杯中，加入20 mL水，不斷搖動(dòng)燒杯使樣品溶解完全，用中速定量濾紙過濾于200 mL容量瓶中，用熱水洗滌濾紙和殘?jiān)?，至氯離子洗滌干凈(用硝酸銀溶液檢驗(yàn))，冷卻，以水定容，搖勻。

準(zhǔn)確移取10.00 mL上述溶液于一組100 mL容量瓶中，以水定容，搖勻,以空白溶液調(diào)零，測(cè)其光譜強(qiáng)度。隨同試樣做空白實(shí)驗(yàn)。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存溶液的配制

鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL)。準(zhǔn)確稱取于105 ℃±5 ℃烘干2 h的工作基準(zhǔn)試劑氯化鉀0.191 1 g于250 mL燒杯中，加水溶解后，定容于100 mL容量瓶中，搖勻。

鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL)。準(zhǔn)確稱取于120 ℃烘干2 h的工作基準(zhǔn)試劑碳酸鈉0.230 4 g于250 mL燒杯中，加入10 mL除過二氧化碳的水，沿杯壁加入10 mL鹽酸(1+1)，蓋表皿，煮沸溶解后取下冷卻，以除去二氧化碳的水洗表皿及杯壁，定容于100 mL容量瓶中，搖勻。

鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL)。準(zhǔn)確稱取經(jīng)120 ℃烘干2 h的碳酸鈣0.277 5 g于250 mL燒杯中，加入10 mL除過二氧化碳的水，沿杯壁加入10 mL鹽酸(1+1)，蓋表皿，煮沸溶解后取下冷卻，以除去二氧化碳的水洗表皿及杯壁，定容于100 mL容量瓶中，搖勻。

硫標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL)。準(zhǔn)確稱取硫酸鉀0.548 9 g于250 mL燒杯中，加水溶解后，定容于100 mL容量瓶中，搖勻。

1.3.3 結(jié)果計(jì)算

按下式計(jì)算各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)W，數(shù)值以%表示。

式中：C——測(cè)得待測(cè)元素的濃度，μg/mL；V0——樣品溶液定容體積，mL；V1——分取試液的體積，mL；V2——分取溶液的定容體積，mL；m——試樣質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)方法的選擇

筆者在相似研究中，通過大量實(shí)驗(yàn)證明鎂基體濃度在不大于20 mg/mL時(shí)，對(duì)待測(cè)元素?zé)o干擾[26]，基于此，文章采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法開展實(shí)驗(yàn)研究。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

為同時(shí)涵蓋待測(cè)元素的整個(gè)濃度區(qū)間，滿足標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)R大于0.999，分別準(zhǔn)確移取鉀、鈉、鈣的標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL)：0 mL、1.00 mL、10.00 mL、50.00 mL于一組100 mL容量瓶中；依次準(zhǔn)確移取硫的標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL)：0 mL、0.50 mL、1.00 mL、10.00 mL于上述同一組100 mL容量瓶中，以水定容，搖勻。配制各待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線Tab.1 Standard curve

2.3 分析譜線的選擇

ICP的譜線選擇可參考相關(guān)資料[27-28]，在優(yōu)選的試驗(yàn)條件下，對(duì)待測(cè)元素的譜線分別進(jìn)行掃描，通過對(duì)各譜線的疊加情況進(jìn)行分析，觀察各譜圖的譜線輪廓、形狀、峰高及左右背景形狀與大小，記錄發(fā)射強(qiáng)度，優(yōu)選出干擾小、背景低、信噪比高、靈敏度高的譜線作為分析譜線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 分析譜線Tab.2 Analytical line

2.4 精密度試驗(yàn)

在重復(fù)性條件下，對(duì)西部鎂業(yè)樣品水氯鎂石(樣品編號(hào)：NKY-189)獨(dú)立進(jìn)行6次測(cè)定，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)R，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的相關(guān)系數(shù)均大于0.999，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD%為1.02%～6.12%，方法的精密度滿足要求，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 精密度試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 The results of precision test

2.5 加標(biāo)回收試驗(yàn)

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度，在樣品(樣品編號(hào)：NKY-189)中加入待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入量與樣品溶液的濃度相當(dāng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明方法的回收率為95%～100%，方法的準(zhǔn)確度滿足要求，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

2.6 方法的檢出限和測(cè)定下限(表5)

在方法要求的實(shí)驗(yàn)條件下，用水為空白連續(xù)測(cè)定11次，以測(cè)定結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為檢出限，以標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍作為該方法的測(cè)定下限。

表4 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 The results of recovery tests

表5 檢出限和測(cè)定下限Tab.5 Detection limit and low limit of determination μg·mL-1

3 結(jié)論

以標(biāo)準(zhǔn)曲線法為技術(shù)手段，建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜同時(shí)測(cè)定水氯鎂石中鉀、鈉、鈣、硫含量的分析方法，實(shí)現(xiàn)了水氯鎂石樣品中多種元素的同時(shí)快速測(cè)定。實(shí)施加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)和精密度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的準(zhǔn)確度和精密度，確定了方法的檢出限和檢測(cè)下限，為鹽湖資源含雜元素的檢測(cè)提供了新的思路，填補(bǔ)了水氯鎂石含雜元素檢測(cè)的技術(shù)空白，為解決鹽湖化工企業(yè)中水氯鎂石的檢測(cè)提供了技術(shù)支撐，值得推廣應(yīng)用。