火焰原子吸收光谱法快速测定铁矿石中铅锌铜_余清(1).pdf

2009 年 12 月 December 2009 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 28，No． 6 598 ～599 收稿日期 2008- 11- 20; 修订日期 2009- 02- 26 作者简介 余清 1969 － ， 女， 湖北武汉人， 高级工程师， 主要从事铁矿石成分分析。E- mail bl． yuq nbciq． gov． cn。 文章编号 02545357 2009 06059802 火焰原子吸收光谱法快速测定铁矿石中铅锌铜 余清，陈贺海，张爱珍，王宝钢 北仑出入境检验检疫局，浙江 宁波315800 摘要 将 ISO、 国家标准等方法中同一铁矿石样品分别称样， 用不同的方法溶样， 再分别测定改进为对同一样品一次称样， 盐酸、 氢氟酸一次性溶样， 应用空气 － 乙炔火焰原子吸收光谱法连续测定同一进口铁矿石中铅、 锌和铜含量， 可简化操作， 减少误差。方法准确、 可靠， 提高了工作效率和经济效益。 关键词 快速测定; 火焰原子吸收光谱法; 铅; 锌; 铜; 进口铁矿石 中图分类号 O657． 31; O614． 433; O614． 241; O614． 121文献标识码 B Rapid Determination of Lead，Zinc and Copper in Iron Ores by Flame Atomic Absorption Spectrometry YU Qing，CHEN He- hai，ZHANG Ai- zhen，WANG Bao- gang Beilun Entry- Exit Inspection ＆ Quarantine Bureau，Ningbo315800，China Abstract In both international and national standard s for the determination of Pb，Zn and Cu in iron ore samples，the different sample digestion procedures should be used for different element determination， which was not only time- consuming but also increasing the contamination risks and costs． Therefore，an improved was developed，in which sample was pretreated with HCl- HF mixed acid only once and then the three elements of Pb，Zn and Cu in sample solution were determined by air- acetylene flame- atomic absorption spectrometry． The improved provides the advantages of simple operation，accuracy，crediblity and efficiency． The has been applied to the determination of Pb，Zn and Cu in imported iron ores． Key words rapid determination; flame atomic absorption spectrometry; lead; zinc; copper; imported iron ore 铁矿石中铅在高炉内易还原成金属铅， 由于其熔点比 生铁低、 密度大且不溶于生铁， 因而沉在铁水下面， 渗入高 炉砖缝， 甚至使砌砖浮起， 破坏炉底。铅在高炉内循环富 集， 造成高炉结瘤。因此， 入炉矿石要求 w Pb ≤0． 1。 铁矿石中锌在高炉中易于还原和挥发， 高炉高温区锌 蒸汽大量挥发， 并在炉身上部被氧化而沉积， 使体积膨胀， 破坏炉衬， 引起炉壳破裂， 严重时引起结瘤。因此， 入炉矿 石要求 w Zn 低于 0． 1 ～0． 2。 铁矿石中铜在高炉冶炼时全部还原到生铁中， 炼钢时又进 入到钢中， 钢材中 w Cu ≤0．3时， 能改善钢材的耐腐蚀性; 但当 w Cu ＞0．3时， 钢的焊接性能降低， 并产生热脆现象， 轧制时产生裂纹。钢铁中的含铜量主要取决于原料中的含铜 量， 一般矿石允许 w Cu ≤0．2。对于普通进口铁矿石， 贸易 合同一般要求 w Cu 低于0．01 ～0．05［ 1 ］。 分析铁矿石中微量元素铅、 锌、 铜均已有 GB 和 ISO 等 标准方法， 按照 GB 和 ISO 等标准方法测定 3 元素， 需分别 称样、 溶样， 如果采用一次称样、 溶样并连续测定， 不仅可简 化操作， 减少称样误差， 且提高工作效率。火焰原子吸收光 谱法测定重金属元素应用较广泛 ［2 －11 ］。本方法采用一次 称样， 用盐酸和氢氟酸分解样品 ［12 ］， 稀释并过滤不溶残渣。 用空气 － 乙炔火焰原子吸收光谱法 AAS 连续测定溶液中 的铅、 锌、 铜。溶样方法简便， 矿样分解完全， 测定速度快， 数据与 ISO 标准法吻合。 1实验部分 1． 1仪器和主要试剂 AA 800 原子吸收光谱仪 美国 PerkinElmer 公司 ; AB204 － S 电子天平 瑞士梅特勒公司 。 移液管和容量瓶均符合 ISO 648 和 ISO 1042 中分别规 定的单刻度移液管和容量瓶。 Pb 标准溶液 1 000 μg/mL 、 Zn 标 准 溶 液 1 000 μg/mL 、 Cu 标准溶液 1000 μg/mL ， 均由国家标准物质研 究中心提供。 HCl 1． 16 ～1． 19 g/mL ， HF 1． 15 g/mL 。 在分析过程中， 只使用确认的分析纯试剂和高纯去离 子水。 1． 2低浓度标准溶液配制 取10 mL 1 000 μg/mL Pb、 Zn、 Cu 标准溶液分别放入 100 mL塑料容量瓶中， 加入 10 mL 6 mol/L HCl， 用水稀释至 刻度并混匀， 制备成 100 μg/mL Pb、 Zn、 Cu 标准溶液， 备用。 以同样的方法制备10 μg/mL Pb、 Zn、 Cu 标准溶液， 备用。 895 ChaoXing 1． 3标准曲线绘制 标准曲线 1 于一系列 100 mL 容量瓶中， 先加入 10 mL 6 mol/L HCl， 再分别加入 0、 1、 2、 4、 8 mL 10 μg/mL 的 Pb、 Zn、 Cu 标准溶液， 然后用去离子水定容至刻度。此时曲线 浓度分别为 0． 000、 0． 100、 0． 200、 0． 400、 0． 800 μg/mL Pb 的吸光度太低时， 可分别加入 10 μg/mL 标准溶液 0、 4、 8、 12、 16 mL， 浓度分别为 0． 000、 0． 400、 0． 800、 1． 200、 1． 600 μg/mL 。标准曲线 1 用于铁矿石中 Pb、 Zn、 Cu 浓度在 0． 001 ～0． 008样品的分析。 标准曲线 2 于一系列 100 mL 容量瓶中， 先加入 10 mL 6 mol/L HCl， 再分别加入 0、 1、 2、 3、 5 mL 100 μg/mL 的 Pb、 Zn、Cu 标准溶液， 用去离子水定容至刻度。此时曲线浓度 分别为 0． 000、 1． 000、 2． 000、 3． 000、 5． 000 μg/mL。标准曲 线 2 用于铁矿石中 Pb、 Zn、 Cu 浓度大于 0． 008 样品的分 析。 1． 4样品处理 按照 ISO 3082 2000［13 ］份样缩分法取制的试样粒度为 0．104 ～0．074 mm 150 ～200 目 ， 根据 ISO 7764 2006［14 ］的 规定， 分析试样在 105 2 ℃温度下干燥2 h， 置于干燥器中 保存。称取试样1 g 精确至 0． 0002 g 于 150 mL 聚四氟乙 烯烧杯中， 加入25 mL 分析纯HCl， 先在电热板上低温加热并 不时摇动烧杯至矿样大部分分解， 提高温度至矿样全部溶 解， 移去表面皿， 将杯中溶液蒸发至近干， 含铁的硅酸盐难溶 于 HCl， 可以加3 ～5 mL HF， 再升高温度使试样分解完全， 蒸 发至近干， 然后加入10 mL 6 mol/L HCl， 加热浸取残渣， 以水 冲洗表面皿及杯壁， 过滤后的溶液移入 100 mL 容量瓶， 用去 离子水稀释至刻度， 备用。同样方法制备空白试液。 2结果与讨论 2． 1仪器工作条件 经试验， 选定的原子吸收光谱仪器最佳工作条件见表1。 表 1仪器工作条件 Table 1Working conditions of the instrument 元素 测定波长 λ/nm 灯电流 i/mA 流量 v/ Lmin－1 乙炔空气 Pb Zn Cu 283．3 213．9 324．8 10 15 15 2 2 2 17 17 17 2． 2溶剂的选择 对于某些铁矿石， 因其中有含铁的硅酸盐故难完全溶 于 HCl， 导致溶样不完全， 因此要加入少许 HF， 使其溶解速 度快且彻底。加热时摇动烧杯， 使试样不粘结杯底和结块， 从而加快溶解速度。 3样品分析 选择 7 个进口铁矿石标准样品， 按本实验方法各进行 10 次测定， 测定结果与认定值进行对照， 并计算相对标准 偏差 RSD ， 结果见表 2。 表 2分析结果比对 Table 2Comparison of analytical results of elements in standard samples by this with certified values 样品名称 w Pb / 认定值本法测定平均值RSD/ w Zn / 认定值本法测定平均值RSD/ w Cu / 认定值本法测定平均值RSD/ NH11270．0110．0115．240．0110．0115．36－－－ ASCRM007 0．00150．00212．78 0．00390．00413．01 0．00300．00312．86 ASCRM004 0．00300．00311．33 0．0120．0125．45 0．00840．00912．32 ASCRM006 0．00090．00113．59 0．00270．00310．99 0．00290．0038．44 BS105 0．00030．000411．33 0．0010．00110．910．0010．00115．45 JSS820 －2 0．0010．00110．910．0090．00913．59 0．0010．00114．44 IPT1230．00150．00213．780．00130．00110．080．0010．00111．98 4结语 铅、 锌、 铜的允许偏差及标准样品的标准偏差分别按标 准 ISO 13311 1997［2 ］、 ISO 13310 1997［3 ］、 ISO 5418 － 2 2006［4 ］计算， 结果表明用此方法的测定值和其认定值的实际 偏差均在允许偏差范围之内， 说明本法准确可行。应用于铁 矿石中微量铅、 锌、 铜的测定， 简便快捷， 使整个分析时间从 9 个工作日缩短到3 个工作日， 把操作人员从繁重的手工劳 动中解放出来， 且节约了费用， 提高了企业的经济效益。 5参考文献 ［ 1］王松青， 应海松． 铁矿石与钢材的质量检验［M］． 北京 冶金 工业出版社， 2007 163 －164． ［ 2］ISO 13311 1997， 铁矿石; 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