微波消解法测定磷矿石中的主次量组分_奥地利安东帕有限公司.pdf

应用报告 微波消解法测定磷矿石中的主次量组分 Determination of Major and Minor Constituents in Phosphate Rock with Microwave Digestion 奥地利安东帕有限公司上海代表处地址 上海市北京西路 1701 号 静安中华大厦 1002 室邮编 200040 电话86 －21 －62887878 传真 86 －21 －62886810E- mail info． cn anton- paar． com 网址 www． anton- paar． com． cn 磷元素是植物和动物营养的必需元素， 所以全世界绝 大多数的磷被作为一个主要成分用于粮食作物的氮 － 磷 － 钾肥料中。磷矿石是全球磷元素的最重要来源。 磷矿石在海洋中以磷酸钙形式存在的， 并可形成覆盖很 厚的数千平方英里的沉积层。磷元素从矿石上被溶解下来， 其中的一些磷进入土壤后被植物吸收; 另外一些磷随着水流 进入海洋。在海洋中磷被有机生物或经化学反应沉降。 除了沉积形式的磷酸物外， 还有一些天然矿石富含磷 酸盐。磷矿石中的磷酸钙， 如磷灰石主要为氟代磷灰石 ［ Ca10F2 PO4 6］ ，其中的 F － 可以被 OH － 和 Cl － 取代， PO3 － 4 被 CO2 － 3 、 CrO2 － 4 、 SiO4 － 4 取代; Ca2 可被 Na 、 K、 Mg2 和重 金属取代。本研究的目的是开发一个经过验证的分析方法 来测定磷酸矿石中主、 次量成分和痕量元素。 1仪器 样品消解采用奥地利安东帕公司 Anton Paar GmbH 生产的 Multiwave 3000 微波消解仪， 配有 16HF100 高压转 子［ 100 mL TFM 反应罐、 反应压力 4． 0 MPa 40 bar ］ 。 消解后的样品在 Optima 3000 XL 等离子体原子发射光 谱仪 ICP －OES， 美国PerkinElmer 公司 上进行元素分析。 2样品和主要试剂 SRM 120C 磷矿石标样， 样品质量 200 ～300 mg。 消解步骤 1 所用试剂 3 mL HCl suprapur 纯， 30， 德国Merck 公司 ; 3 mL HNO3 亚沸蒸馏， 65 ; 0． 5 mL HF suprapur 纯， 40， 德国 Merck 公司 。 消解步骤 2 所用试剂 3． 5 mL H3BO3饱和溶液。 3分析过程 1 分别称取 200 ～300 mg 磷矿石标样， 倒入消解罐 中， 避免样品粘到罐口处。 2 加入相应体积的酸。空白对照直接加酸。 3 盖好消解罐后放入到转子上， 将转子放入Multiwave 3000 微波消解仪中， 按表 1 程序消解。消解反应分两步进 行。由于氟代磷灰石含有 30 以上的钙， 溶剂氢氟酸和钙 形成不溶的氟化钙。为了准确测定样品中主要和次要成分 的含量， 需要进行第二阶段的消解， 即利用硼酸对氟化物进 行络合。第一步用 HC、 HNO3、 HF 进行消解后， 得到无色溶 液， 含较多的白色沉淀; 第二步用 H3BO3饱和溶液进行络合 反应后， 得到微黄的透明溶液， 不含任何沉淀。 4样品定容。用超纯水将样品溶液精确定容至 50 mL。如果需要进一步稀释， 必须采用含有相应浓度的 消解试剂的合成基质溶液。 5 仪器校准。用空白溶液和在线性范围内的 5 个 标准溶液对仪器进行校准。空白溶液和标准溶液含有与 样品溶液相同浓度的 HCl、 HNO3、 HF 和 H3BO3饱和溶液。 另外用随机样品溶液进行标准加入法测定。 6 溶液测定。在 Optima 3000 XL ICP － OES 仪器 配备交叉流雾化器和 Ryton Scott 雾化室 上测定主、 次量组分含量， 并计算回收率 R ， 结果见表 2。 表 1微波消解程序和络合程序 Table 1Digestion program and complexation program for sample 微波消解程序 步骤 Power P/W Ramp t爬坡/ min Hold t保持/ min Fan 风扇 络合程序 步骤 Power P/W Ramp t爬坡/ min Hold t保持/ min Fan 风扇 11400103511140010201 20－15320－153 表 2磷矿石中主、 次量组分的测定结果① Table 2Analytical results of major and minor constituents in phosphate rock 组分标定值回收率 R/组分标定值回收率 R/ Al2O3 1． 30 0． 0498． 6 1． 6 P2O5 33． 34 0． 06102 1 CaO48． 02 0． 1798． 0 1． 8 TiO20． 103 0． 00699． 3 5． 7 Fe2O3 1． 08 0． 0399． 1 0． 6 V2O30． 016 0． 00295． 1 2． 9 K2O 0． 147 0． 004100 3SrO0． 1*109 2 MnO0． 027 0． 00299． 2 1． 1ZnO0． 009*103 2 Na2O 0． 52 0． 02102 3 ① 测定次数 n 3; 带 “* ” 数据为推荐值。 4结语 因为氟离子与 H3O 不反应， 氟代磷灰石是具有一定的 酸稳定性。先利用硝酸、 盐酸和氢氟酸混合液进行第一步 消解， 再用饱和硼酸进行第二步络合反应， 可以实现对磷矿 石的完全消解， 并且主、 次量成分可以获得满意的回收率。 致谢 Dr． Michael Zischka Institute for Analytical Chemistry， Micro-and Radiochemistry，Graz University of Technology 。 奥地利安东帕有限公司供稿 215 ChaoXing