孟麗麗

（山東省冶金科學(xué)研究院有限公司，山東 濟(jì)南250014）

1 前 言

鈦精礦是最豐富的鈦礦物，且作為初始原料在用于硫酸法和氯化法的所有鈦原料中，所在比重超過(guò)80%。鈦精礦是生產(chǎn)鈦白粉和海綿鈦的主要原料，隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)鈦精礦的需求顯著增加。鈦精礦中有一些有害雜質(zhì)，如硅和鋁是泥沙的成分，在酸解時(shí)會(huì)生成硅酸和鋁酸鹽膠體，影響鈦液質(zhì)量、凈化和沉降；鈣和鎂酸解后會(huì)變成體積龐大的硫酸鹽沉淀，影響殘?jiān)某两岛外佉旱幕厥?；磷和硫含量高，不及時(shí)排出會(huì)造成排氣不暢造成阻塞；鉻和釩的含量高到一定程度時(shí)，會(huì)影響鈦白粉的色澤。這些雜質(zhì)會(huì)影響鈦白粉的產(chǎn)品質(zhì)量，各單位在原材料質(zhì)量控制時(shí)要對(duì)其進(jìn)行測(cè)定。

目前鈦精礦中7 種有害雜質(zhì)元素含量的化學(xué)分析均采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法，其中CaO、MgO 采用EGTA-CyDTA 滴定法測(cè)定；Al2O3采用 EDTA 容量法；P2O5采用鉍磷鉬藍(lán)光度法測(cè)定；Cr2O3采用二苯基碳酰二肼光度法；V2O5采用三氯甲烷萃取-鉭試劑分光光度法；而對(duì)于SiO2元素經(jīng)查證目前尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定方法。以上各方法分析費(fèi)時(shí)，步驟繁瑣。本文研究了用堿熔ICP-AES 法測(cè)定鈦精礦中7 種有害雜質(zhì)元素含量的條件，確定了最佳的熔融條件及儀器測(cè)定條件，顯著提高了分析的速度、精密度和準(zhǔn)確度，分析結(jié)果令人滿意。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要儀器及工作參數(shù)

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ARCOS SOP德國(guó)斯派克）。

儀器工作參數(shù)：等離子體功率1 400 W；氬氣壓力0.8 MPa；霧化器流量0.80 L/min；冷卻氣流量13.00 L/min；輔助氣流量1.00 L/min；積分時(shí)間40 s。

馬弗爐（5E-MF6100）；電子天平（BSA224SCW）；純水機(jī)（H2O-MM-UV-T）。

2.2 試 劑

硫酸（1＋9）；混合熔劑：兩份無(wú)水碳酸鈉與一份硼酸研細(xì)混勻；過(guò)氧化氫（30%）；高純氬（體積分?jǐn)?shù)＞99.99%）；實(shí)驗(yàn)用水為高純?nèi)ルx子水。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液

硅標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 ug/mL（SDS130140）；鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 ug/mL［GBW（E）080555］；鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 ug/mL［GBW（E）080554］；鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 ug/mL［GBW（E）080559］；磷標(biāo)準(zhǔn)溶液100 ug/mL［GBW（E）081293］；鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液100 ug/mL［GBW（E）081280］；釩標(biāo)準(zhǔn)溶液 100 ug/mL［GBW（E）081304］；鐵基體匹配用標(biāo)準(zhǔn)溶液10 mg/mL（SDS131262）；鈦基體匹配用標(biāo)準(zhǔn)溶液10 mg/mL。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

2.4.1 試樣前處理實(shí)驗(yàn)條件選擇

1）熔劑用量的選擇。稱取0.200 0 g 試樣于鉑金坩堝中，分別加入1.0、1.5、2.0 g 無(wú)水碳酸鈉＋硼酸（2＋1）混合熔劑混勻，再覆蓋0.5 g。將坩堝于低溫放入馬弗爐內(nèi)，升至950 ℃熔融15～20 min。取出，稍冷，以硫酸（1＋9）浸出后，實(shí)驗(yàn)表明1.5 g試劑熔融浸出樣品未溶解完全，2.0 g 及2.5 g 均能溶解完全。若溶液中鹽類太高，進(jìn)行ICP-AES測(cè)定時(shí)會(huì)堵塞矩管，進(jìn)而影響測(cè)定，對(duì)儀器造成損害。故在保證樣品熔融完全的前提下，盡量選擇低鹽熔融，選擇加入2.0 g混合熔劑進(jìn)行熔融［1］。

2）浸出酸及酸度選擇。試樣采用無(wú)水碳酸鈉＋硼酸（2＋1）混合熔劑熔融后，對(duì)于浸出酸的選擇和用量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。浸出酸分別用鹽酸和硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，用鹽酸浸出，樣品中二氧化鈦水解易析出，故選擇硫酸浸出。然后對(duì)硫酸用量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，分別加入80 mL 硫酸（1＋9）、100 mL 硫酸（1＋9）、120 mL 硫酸（1＋9）浸出樣品。結(jié)果表明，80 mL 硫酸（1＋9）浸出樣品不完全，100 mL 硫酸（1＋9）、120 L 硫酸（1＋9）均能保證樣品酸化完全。考慮到酸用量過(guò)少樣品溶解不好，溶解酸度過(guò)大會(huì)影響溶液的黏度，影響進(jìn)樣速度及霧化效率，進(jìn)而導(dǎo)致譜線強(qiáng)度的變化，故采用100 mL 硫酸（1＋9）左右為宜。

3）樣品處理。稱取0.200 0 g 試樣于鉑金坩堝中，加入1.5 g無(wú)水碳酸鈉＋硼酸混合溶劑（2＋1）混勻，再覆蓋0.5 g。將坩堝于低溫放入馬弗爐內(nèi)，升至950 ℃熔融15～20 min。取出，稍冷，將坩堝放入預(yù)先置有100 ml硫酸（1＋9）的燒杯中，低溫加熱至熔融物全部浸出溶解。用水洗凈坩堝，取出。若溶液呈紅色是生成MnO2，加1～2滴過(guò)氧化氫（30%）還原MnO2沉淀并于電爐上煮沸趕盡過(guò)氧化氫后，取下冷卻至室溫后移入250 ml容量瓶中，以水稀釋至刻度混勻備用，隨同試樣做空白實(shí)驗(yàn)，在ICP-AES（電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀）上進(jìn)行測(cè)定。

2.4.2 工作曲線繪制

于空白試液中加入標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的最佳儀器條件下將系列標(biāo)準(zhǔn)溶液引入等離子體中，運(yùn)行分析程序，建立工作曲線，以譜線強(qiáng)度值為y軸，分析元素的濃度為x軸，由儀器配套的計(jì)算機(jī)程序軟件自動(dòng)給出線性相關(guān)系數(shù)（＞0.999），系列溶液工作曲線見表1。

表1 系列工作曲線 ug/mL

3 結(jié)果與討論

3.1 基體效應(yīng)的消除

試液基體的不同將導(dǎo)致結(jié)果不一致，基體對(duì)譜線強(qiáng)度有影響，一般會(huì)疊加加強(qiáng)。故配制混合標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，應(yīng)加入與試樣中含量接近的鐵基體匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液及鈦基體匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行基體匹配，有效地消除基體效應(yīng)。

3.2 分析譜線的選擇

在發(fā)射光譜儀的譜線庫(kù)中查看各元素的強(qiáng)度信息和譜線干擾，根據(jù)樣品的含量高低，選擇強(qiáng)度適宜的譜線。將所測(cè)定的系列工作曲線標(biāo)液進(jìn)行譜圖疊加，選擇干擾少的譜線作為分析譜線，并進(jìn)行了背景校正，故本法選擇的最佳分析譜線波長(zhǎng)見表2［2］。

表2 分析譜線波長(zhǎng) nm

3.3 檢出限及測(cè)定下限

空白進(jìn)行了10 次測(cè)量，得到檢測(cè)結(jié)果見表3。以試劑空白溶液10 次測(cè)定結(jié)果的3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為檢出限，10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為方法的測(cè)定下限。

表3 檢出限及測(cè)定下限 %

4 精密度、準(zhǔn)確度及回收率實(shí)驗(yàn)

正確度和精密度。對(duì)編號(hào)為GBW（E）070175的鈦鐵礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行10 次測(cè)量，結(jié)果如表4 所示。各元素平均測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值之差均不大于標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度，計(jì)算各元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），證明本實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用該標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)具有較高的正確度和精密度。

回收率：以GBW（E）070175的鈦鐵礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為基體，分別加入標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定，分析結(jié)果如表5所示。

通過(guò)加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)計(jì)算各元素的回收率在98.0%～102.5%，符合95%～105%的基本要求，證明本實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用該標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)回收率良好

5 結(jié) 論

5.1 在選定的條件下，對(duì)熔劑用量、浸出酸選擇及用量、譜線的選擇、基體的干擾做了大量實(shí)驗(yàn)，對(duì)鈦精礦中7種有害雜質(zhì)元素進(jìn)行了同時(shí)測(cè)定。

5.2 本方法具有靈敏度高、試劑用量少，線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。方法檢出限低，精密度高，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。極大縮短了檢測(cè)時(shí)間，提高了工作效率。

表4 正確度和精密度試驗(yàn) %

表5 回收率試驗(yàn) %