电感耦合等离子体发射光谱法快速测定磷矿石中主次量组分_冯晓军.pdf

2009 年 8 月 August 2009 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 28，No． 4 399 ～400 收稿日期 2008- 11- 11; 修订日期 2009- 02- 23 作者简介 冯晓军 1968 ， 男， 安徽合肥人， 工程师， 主要从事 X 射线荧光光谱和等离子体发射光谱的分析测试工作。 E- mail fxj68070321cn． com。 文章编号 02545357 2009 04039902 电感耦合等离子体发射光谱法快速测定磷矿石中主次量组分 冯晓军，罗廉明，陈晶亮，姜威 云南磷化集团有限公司研发中心，云南 昆明650113 摘要 采用碳酸锂 －硼酸混合熔剂在高频熔样机上熔融样品酸化定容后， 直接用电感耦合等离子体发射光谱法快速测定磷矿石 中五氧化二磷、 氧化钙、 氧化镁、 二氧化硅、 氧化铁、 氧化铝、 氧化钾、 氧化钠、 二氧化钛、 氧化锰、 氧化锶11 种组分的含量， 对入射波 长、 雾化压力、 入射功率、 提升量等分析条件进行了优化。方法检出限为0．0001 ～0．019 μg/g， 相对标准偏差 RSD， n 11 为0．78 ～2．60。建立的方法抗干扰能力强， 线性范围宽， 精密度高， 结果准确， 适用于磷矿石中主次量组分的分析。 关键词 电感耦合等离子体发射光谱法; 常量和微量元素; 磷矿石 中图分类号 O657． 31; P578． 92文献标识码 B Determination of Major and Minor Components in Phosphate Ores by Inductively Coupled Plasma- Atomic Emission Spectrometry FENG Xiao- jun，LUO Lian- ming，CHEN Jing- liang，JIANG Wei Research and Development Centre of Yunnan Phosphate Chemical Group Corporation，Kunming650113，China Abstract Phosphate ore sample was fused with mixed fusing agent of lithium carbonate- boric acid and the melt bead was then dissolved with acid． Major and minor components including P2O5， CaO， MgO， SiO2， Fe2O3， Al2O3， K2O， Na2O， TiO2， MnO， SrO in the sample solution were directly determined by inductively coupled plasma- atomic emission spectrometry ICP- AES ．Some parameters affecting the determinations such as the incident wavelength，atomization pressure，incident power and sample uptake rate were studied and optimized． Detection limits of the were in the range of 0．0001 to 0． 019 μg/g and the determination precision was from 0． 78 ～2． 6 RSD n 11 for the elements． The provides the advantages of high accuracy and precision， wide linear dynamic range， less interference and suitable for the analysis of major and minor components in phosphate ores． Key words inductively coupled plasma- atomic emission spectrometry; major and minor elements; phosphate ore 目前磷矿石的分析方法有化学法和原子吸收光谱 法 ［1 ］， 近年来电感耦合等离子体发射光谱法 ICP － AES 已 发展为元素分析的主要方法 ［2 －5 ］; 但对于一次熔样酸化定 容后， 同时测定磷矿石多元素的分析方法尚未见报道。本 文通过对样品前处理条件的选择， ICP － AES 分析参数及谱 线干扰的研究， 建立了磷矿石中常量和微量成分的 ICP － AES 快速分析方法， 应用于磷矿石标样分析， 结果满意。 1实验部分 1． 1仪器及工作参数 iCAP6300 型等离子体光谱仪 美国 ThermoFisher 公 司 ; 中阶梯光栅; 二维阵列 CID 检测器; 玻璃同心雾化 器。其工作参数为 高频发射功率 1150 W， 冷却气流量 12 L/min， 辅助气流量 0． 5 L/min， 雾化器压力 0． 2 MPa， 观测 高度 12 mm， 冲洗泵速 50 r/min， 分析泵速 50 r/min， 样品提 升量 1． 5 mL/min， 样品冲洗时间 30 s。积分时间 短波 7 s， 长波 5 s。 Analymate － V2D 型高频熔样机 北京鑫国利业科技有 限公司 ， 设置熔样温度 1 050 ℃， 熔样时间 7 min。铂金 坩埚。 1． 2标准溶液和主要试剂 标准溶液 国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院 各元素标准储备溶液浓度均为 1000 μg/mL， 稀释标准储备 溶液配制成的混合标准溶液浓度系列见表 1， 空白为 1 mol/L HCl。 Li2CO3－ H3BO3 优级纯 混合熔剂 质量比为 2 ∶ 3; HCl 优级纯 。去离子水 电阻率 ＞15 MΩcm， 20℃ 。 表 1混合标准溶液系列浓度 Table 1Concentration of standard solution series 元素 ρB/ μgmL－1 空白标准 1标准 2 元素 ρB/ μgmL－1 空白标准 1标准 2 P015150K0220 Ca035350Na0220 Mg010100Ti0220 Si035350Mn0220 Fe0440Sr0220 Al0440 993 ChaoXing 1． 3样品处理 称取已于105℃烘30 min 的矿样0． 1000 g 于铂金坩埚 中， 加入 2． 000 g Li2CO3－ H3BO3混合熔剂， 混匀。置于 1050℃高频熔样机加热熔融 7 min 后， 取出冷却， 用水冲洗 外壁后， 放入 250 mL 烧杯中， 加入20 mL 6 mol/L HCl， 低温 加热浸取完全， 冷却， 过滤， 用去离子水定容至 100 mL 容量 瓶中， 供 ICP － AES 测定。 2结果与讨论 2． 1熔剂选择 磷矿石样品前处理方法可分为碱熔融与酸分解两类。 酸分解法通常采用 HCl － HNO3混合酸， 部分磷矿石不能被 HCl － HNO3混合酸分解完全［6 ］。实验表明， 采用 Li2CO3－ H3BO3混合熔剂熔融样品［7 ］， 控制试液含盐量在 5 mg/mL 以下时， 用 ICP － AES 法测定磷矿石中的常量和微量元素 没有影响， 并用 3 类熔剂进行了试验。表 2 结果表明， Li2CO3－ H3BO3混合熔剂 质量比 2 ∶ 3 适合磷矿石试样的 分解， 满足分析要求。 表 2熔剂选择 Table 2The selection of fluxes 熔剂试样分解效果 Li2B4O7－ H3BO3 质量比1 ∶ 1 试样熔融不好; 浸取困难; 空白高， 线性差 Li2B4O7 试样熔融不好; 浸取困难， 盐类易析出; 空白高， 线性差 Li2CO3－ H3BO3 质量比2 ∶ 3 试样熔融好; 易浸取; 空白低， 线性好 2． 2基体效应和谱线干扰 磷矿石中常量和微量元素含量相差很大， 待测元素之 间存在着基体干扰效应和谱线干扰。 通过选择待测元素的不同分析线， 进行空白［P 1000 μg/L 、 Ca 1000 μg/L 、 Mg 500 μg/L 、 Si 1000 μg/L ］ 基体试验。结果表明， 主体元素在选定的待测元素的分析 线处干扰很小， 可采用基体匹配法消除基体影响。同时应 用等离子体光谱仪的软件能够检查最佳谱线线性范围以保 证最好线性拟合。研究了各主体元素对微量元素的背景干 扰程度， 确定了各分析元素扣背景的位置 见表 3 ， 即消除 了主体元素引起的连续背景干扰。 2． 3检出限和精密度 应用稀释标准储备溶液混合标准溶液浓度系列建立标 准曲线， 按样品处理步骤制备 11 份空白溶液测定， 按 3 倍 标准偏差计算方法检出限。各元素的检出限为 0． 0001 ～ 0． 019 μg/g 见表 3 。 表 3元素分析线、 背景校正和方法检出限 Table 3Analysis line of elements，background correction and detection limits 元素 分析线 λ/nm 背景校正 检出限 LD/ μgg－1 元素 分析线 λ/nm 背景校正 检出限 LD/ μgg－1 P213．618右侧0．016K766．490右侧0．008 Ca317．933右侧0．0010Na589．592右侧0．0004 Mg285．213不扣0．0014Ti334．941左侧0．015 Si251．612右侧0．019Mn257．610右侧0．0001 Fe238．204不扣0．0023Sr407．771右侧0．0002 Al308．215右侧0．0016 按本方法对同一样品平行测定 11 次， 与国家标准 磷 矿石和磷精矿采样与样品制备及化学分析方法 测定结果 比较， 其平均值与相对标准偏差 RSD 见表 4。 表 4方法精密度 Table 4Precision test of the 组分 测定平均值 n 11 本法国标法 RSD/ 本法 组分 测定平均值 n 11 本法国标法 RSD/ 本法 P2O5 30．4630．542．14 K2O 0．320．310．78 CaO44．5244．431．69 Na2O 0．280．82 MgO1．571．550．87 TiO2 0．0420．95 SiO2 13．8913．771．22MnO0．0180．0170．93 Fe2O3 0．880．862．60SrO0．0250．0240．79 Al2O3 1．241．231．02 3样品测定 用本法测定了GBW07210、 GBW07211、 GBW07212 三个磷 矿石标准样品， 表5 结果表明， 测定值与标准值相符， 表明本法 灵敏度高， 精密度与准确度良好， 适用于磷矿石的分析。 表 5磷矿石标准物质分析 Table 5Analytical results of major and minor components in National Standard Reference phosphate oreswB/ μgg －1 组分 GBW 07210 标准 值 测定 值 GBW 07211 标准 值 测定 值 GBW 07212 标准 值 测定 值 组分 GBW 07210 标准 值 测定 值 GBW 07211 标准 值 测定 值 GBW 07212 标准 值 测定 值 P2O536．89 36．83 20．86 20．89 6．06 6．12K2O0．17 0．160．28 0．282．63 2．62 CaO 51．32 51．50 40．71 40．71 19．42 19．38Na2O0．33 0．32 0．059 0．059 0．14 0．14 MgO 0．43 0．428．19 8．147．12 7．15TiO20．037 0．038 0．14 0．130．48 0．49 SiO23．26 3．323．61 3．59 38．80 38．92 MnO 0．024 0．023 0．015 0．014 0．026 0．027 Fe2O31．04 1．051．08 1．073．08 3．10SrO0．055 0．0540．16 0．170．077 0．078 Al2O30．58 0．592．58 2．514．06 4．07 4结语 利用电感耦合等离子发射光谱法快速测定磷矿中常量 和微量元素含量的方法， 具有线性范围宽、 便捷、 快速、 准 确、 试剂用量少等优点， 同时本法大大地提高了工作效率， 降低了能耗， 具有良好的应用前景和较大的经济效益。 5参考文献 ［ 1］GB 18681995， 磷矿石和磷精矿采样与样品制备及化学分 析方法［S］ ． ［ 2］李东，赵军． ICP － AES 法测定磷矿石中主量、 痕量成分［J］． 光谱学与光谱分析， 2001， 21 2 233 －234． ［ 3］崔海容． 氢氟酸溶样 ICP － AES 法测定出口磷矿石中氧化铁 和氧化铝［ J］ ． 湖北化工， 2000 6 45 －46． ［ 4］罗晓光， 郭懋娴， 朱旦兮． 电感耦合等离子体发射光谱法同时 测定磷矿和磷肥样品中高含量磷及其他常量元素［J］ ． 分析 化学， 1992， 20 7 866． ［ 5］陈隽， 谭铁强， 陈建华， 杨志刚． 流动注射 － 阳离子交换预富 集 － ICP － AES 法在线分析磷矿中钙、 镁、 铝、 铁的研究［J］． 分析试验室， 2000， 19 4 11 －14． ［ 6］岩石矿物分析编写组． 岩石矿物分析 第一分册 ［M］． 3 版． 北京 地质出版社， 1991 150． ［ 7］辛仁轩． 等离子体发射光谱分析［M］ ． 北京 化学工业出版 社， 2005 244 －253． 004 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2009 年 ChaoXing