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ICP-AES法测定硅灰石中铝、铁、钾、镁、锰、钛

2024-05-26 来源:爱go旅游网
第1期 2018年2月 矿产综合利用 Multipurpose Utilization of Mineral Resources ·79· ICP—AES法测定硅灰石中铝、铁、钾、镁、锰、钛 徐兆锋 ,闵国华 ,张庆建 ,岳春雷 ,唐梦奇 (1山东出入境检验检疫局,山东青岛266500; 2防城港出入境检验检疫局,广西防城港538001) 摘要:样品利用盐酸溶解,加高氯酸提温蒸发,盐酸溶解结晶盐类,然后用电感耦合等离子体原子发射光 谱法测定溶液中铝、铁、钾、镁、锰、钛等六种杂质元素。研究了基体硅对六种元素测定的影响,通过添加氢 氟酸,避免基体硅的影响。采用硅灰石标准物质与硅灰石样品进行测试,相对标准偏差小于5%,硅灰石标准物 质检测值与标准物质含量相一致,测试过程不存在明显的系统误差,回收率在92%~105%之间,检测值是可靠的。 方法适用于硅灰石中杂质元素的快速测定。 关键词:ICP—AES法:硅灰石:杂质元素 doi:10.3969/j.issn.1000—6532.2018.01.017 中图分类号:TD989:0657.31 文献标志码:A 文章编号:1000—6532(2018)01—0079—04 硅灰石是一种钙的偏硅酸盐矿物(CaSiO 或CaOSiO2),理论化学成分CaO 48.25%,SiO2 51.75%,其中的Ca常被Fe、Mg、Mn、Ti等离子 交换…,具有吸油性低、电导率低、绝缘性好等优点, 商检证明验放。因此,出口硅灰石一般需要检测 镁含量 。 硅灰石用途广泛,其所含杂质含量影响其适 用性 】。铁是陶瓷产品中的有害染色组分。因此, 陶瓷工业用硅灰石的含铁量,据不同产品方案其 要求是:无线电陶瓷,其Fe o 含量要求应 0.5%. 硅灰石广泛应用于陶瓷、涂料、塑料、橡胶、冶 金保护渣、化工、造纸、电焊条以及作为石棉代 用品、磨料黏结剂、玻璃和水泥配料等 】。 我国是世界上硅灰石资源最丰富的国家之一, 产量和出口量均居世界第一位f3]。2013年我国硅 1%。建筑卫生和日用陶瓷,Fe O 含量应 1.2%。 对于釉面砖,Fe o 含量还可适当放宽一些。硅灰 石中所含的MgO,一般陶瓷产品,MgO含量≤2% 灰石出口数量为183288.21 t.2014年我国硅灰石 出口数量为219196.076 t:2013年我国硅灰石进口 数量为1933.473 t,2014年我国硅灰石进口数量为 2054.019 t。 为宜。对于无线电陶瓷,MgO含量要 1%。K20 是陶瓷产品中的有害组分,它能导致坯体产生易 熔性,减弱配料中粘土的塑性并能在产品表面形 成一种有害的浮渣。硅灰石应用于钢铁冶炼时, 其杂质影响钢的质量。 我国对轻(重)烧镁实行出口配额许可证管 理,为防止采取谎报商品名称的方式逃避配额招 目前测定硅灰石粉中杂质元素含量的方法主要 有x射线荧光光谱法 、电感耦合等离子体发射光 标和出口许可证管理的行为,凡报关出口产品名 称用“高岭土”、“锻烧水镁石”、“白云石”、 “硅灰石”、 “其他氧化镁”、 “火泥及第纳斯土” 谱法【7j,ICP-AES法具有灵敏度高、干扰少、线性范 围宽并能连续测定多种元素等优点[8_ll1,而被广泛应 以及其他与轻(重)烧镁类似的产品,海关可要 求出口企业向商检机构申请检验,经商检机构检 验证明不属于轻(重)烧镁管理范围的,海关凭 用,本文采用盐酸溶解样品,氢氟酸挥硅,等离子体 原子发射光谱法测定铝、铁、钾、镁、锰、钛等六种 元素,操作简便,能满足硅灰石杂质元素分析要求。 收稿日期:2016—06-06;改回日期:2016—08—24 基金项目:国家质量监督检验检疫总局科研计划项目(2015IK193);山东出入境检验检疫局科研计划项目 (SK201636) 作者简介:徐兆锋(1978一),男,现从事矿产品分析工作。 通讯作者:张庆建(1981.),男,博士,高级工程师,现从事矿产品检验鉴别工作,E-mail:zq)ianli@163.com ·80· 矿产综合利用 1 试验部分 1.1仪器与试剂 电感耦合等离子体发射光谱仪(Prodigy, Leeman,USA)、烘箱(DS64,Yamato,Japan)、电 热板(EG20A Plus,Lab Tech,China)、研磨机(PM400, L,Germany)。ICP—AES工作条件见表1。 表1 ICP—AES工作条件 Table 1 Working conditions of ICP—AES /, 蒜 嚣a/(L. min 盐酸(P:1.19 g/mL,AR,高氯酸(P:1.76 g/ mL,AR)、氢氟酸(P:1.30 g/mL,GR、二次去 离子水。 铝、铁、钾、镁、锰、钛单元素标准溶液(1000 g/ mL);硅灰石GBW03123。 n 1.2试验方法 试样利用研磨机研磨,过0.15 mm筛制备分 析试样。将分析试样在105±5℃烘箱里预干燥1 h, 置于干燥器中备用。 准确称取烘干后样品0.一 O 0 O 0 0 2 g(精确至0.O 0001 g) 于250 mL聚四氟乙烯烧杯中,水浸润,加入10 mL浓盐酸,轻轻摇动烧杯,使样品分散,待剧烈 墨莹 反应停止后于电热板上低温溶解片刻,取下冷却, 加入5 mL HF、2 mL HC10 ,继续加热冒白烟至呈 湿盐状,取下冷却。加入10 mL HC1,加盖,温热 溶解盐类,取下冷却至室温,移入100 mL容量瓶 中定容,摇匀。同时做样品空白。按照选定的工作 参数,利用等离子体原子发射光谱仪进行测定。 1.3工作曲线 以稀释比10%或20%逐级稀释各单元素标准 溶液为100 gg/mL、50 gg/mL、10 pg/mL、1 gg/mL. 制备各元素标准储备溶液。再分别吸取一定量的 各元素标准储备溶液于100 mL容量瓶中,加入10 mL HC1,定容,配制成混合元素标准曲线。各标 准曲线溶液中元素浓度范围见表2。上机测试后绘 制发射强度和浓度关系校准曲线。 表2标准曲线元素浓度范围/(mg。L-1) Table 2 Elemental concentration scope of standard curves Sl Sd S O.10 2.00 5.00 0.1O 5.00 20.00 0.10 2.00 5.00 0.50 20.00 50.OO O.10 1.00 2.O0 0.050 0.50 1.O0 2 结果与讨论 2.1溶解条件 根据硅灰石的理论化学成分,在盐酸介质中 氧化钙及铝、铁、钾、镁、锰、钛的氧化物都可溶解, 不溶解的二氧化硅通过加入氢氟酸,加热挥硅将 其除去。试验发现,10 mL盐酸、5 mL氢氟酸、2 mL高氯酸的组合酸体系能将样品彻底溶解,溶液 清亮。 2.2分析线的选择 综合考虑各谱线灵敏度、信背比、干扰、元 素测量范围等因素,确定了各元素的分析线,分 析结果见表3。 表3分析线及检出限 Table 3 Analytical lines and detection limitation 元素 A1 Fe K Mg Mn 分析线 308 215 261.187 769.897 279.078 257 610 336 122 线性范围0.00 ̄5.00 0.00 ̄20.00 O.0O~5.00 0.00 ̄50.00 0.00 ̄2 00 O 0(】~1 00 /(mg·L‘、 检出限 0.0004 0.0003 0.0002 0.0006 0.00005 0.0001 2.3共存元素的影响 硅的存在,特别是二氧化硅使铝、铁、钾、镁、 锰、钛的测量结果偏低。本方法在处理样品时加 氢氟酸挥硅以消除硅的影响。配制2份相同浓度6 元素的混合标准溶液,浓度同工作曲线的S ,在 其中一份中加入600 mg/L,另一份不添加钙,测 试结果见表4,结果表明钙对待测元素的测定无影 响。挥硅与不挥硅的数据比对结果见表4。 表4挥硅与不挥硅对比 Table 4 Results of silicon evaporation and no silicon vaporation 元素 Al Fe K Mg Mn Ti 184290 668290 146502 703l73 l53l997 225503 曩 36036 203833 63318 17281 1324123 22 第1期 2018年2月 徐兆锋等:ICP-AES法测定硅灰石中铝、铁、钾、镁、锰、钛 ·81· 2.4检出限 测定11个空白试液,以发射强度标准偏差的 3倍乘以标准曲线斜率计算检出限 ,再按照0.2 g 样品溶解后定容到100 mL进行换算,得出各元素 检出限,其结果见表5。 表5钙对待测元素的影响 Tab1e 5 Efrect of calcium on other elements 2.5精密度 对硅灰石样品(1 )和GBW03123硅灰石标 准物质(2 )进行7次重复测定,求得RSD在 0~4.55%之间,其结果见表6。 表6方法精密度 Lble 6 Precision of this method 2.6准确度 对1 样品按其元素含量的一倍加入标准物 质GBW03123进行加标回收试验,测得回收率在 92%~105%之间,其结果见表7;对2 标准物质 GBW03123进行分析,各元素测定值与标准值一致, 误差在其不确定度范围之内,分析结果见表8。 表7方法回收率 Table 7 Recovery of this method 表8标准物质分析结果 Table 8 Analytical results of standard material 3 结论 硅灰石利用盐酸、高氯酸、氢氟酸溶解.消 除了基体硅的影响,能够快速、准确测定其中的 铝、铁、钾、镁、锰、钛等杂质元素,测试相对 标准偏差小于5%,回收率在92%~105%之间, 测定范围分别为0.004%~0.25%、0.003%~1.0%、 0.002%~0.25%、0.006%~2.5%、0.0005%~0.1%、 0.001%~0.050%,方法适用于硅灰石中杂质元素 的快速测定。 参考文献 [1]郑水林.非金属矿加工与应用【M】.北京:化学工业出版 社,2003. [2]钟文兴,王泽红,王力德,等.硅灰石开发应用现状及前 景[I].中国非金属矿工业导刊,201 1,14—16,20. [3】李莉,王怀宇.世界硅灰石生产消费与国际贸易[J].中 国非金属矿工业导刊,2010(6):55—58. 【4】武素茹,谷松海,马德起,等.傅立叶变换红外光谱法快 速鉴别非金属矿物中重烧镁[J】.冶金分析,2013(3):35—38. [5]JC/T 535—2007硅灰石[S】.中华人民共和国建材行业标准. [6】罗明荣.硅灰石的x射线荧光光谱分析[ 】.岩矿测试, 2007,26(3):245—247. 【7】蔡祖成,韩金凤,张军.电感耦合等离子体原子发射光谱 法测定硅灰石中钙镁铝铁锰[『].冶金分析,2013,33(7):45—50. [8]郑国经,计子华,余兴.原子发射光谱分析技术及应用 [J].北京:化学工业出版社,2010. [9]冯丽丽,张庆建,丁仕兵,等.x射线荧光光谱法测定锆 矿石中10种主次成分【J】.冶金分析,2014,34(7):51—55. [IO]D Das,M Dutta,ML Cervera et a1.Recent advances in on--line solid--phase preconcentration for inductively·-coupled plasma techniques ofr determination of mineral elements[J】. Trac Trends in Analytical Chemistry,2012,33:35—45. [11】L Yang,Q Yan,Y Cao et a1.Determination of mineral elements of some coarse grains by microwave digestion with inductively coupled plasma atomic emission spectrometry[1]. E—Journal ofChemistry,2012,9(1):93—98. 【12】周尊英.实用统计技术指南【M】.北京:中国标准出版 社,2003. (下转45页) 第1期 2018年2月 陈水波等:某铜矿铜砷矿物分离研究 Separating Flotation of Copper and Arsenic Chen Shuibo,Zhuang Rongchuan,Fan Daoyan,Lai Weiqiang,Guo Jinyi (Zijin Mining Group,State Key Laboratory for Comprehensive Utilization of Low—grade Refractory Gold Resources,Xiamen,Fujian,China) Abstract:Digenite and enargite are the main copper minerals of one copper mine.The physical and chemical properties of them are similar and the floatability are nearly same.Iso flotation was adopted to separate the digenite and enargite of the copper mine.The mixed copper and arsenic concentrate wiht higher lfoatability was gained preferentially.Then,the mixed copper and rasenic concentrate was tested to separate hte copper and the arsenic,Finally,the other part of low arsenic copper concentrate was obtained though scavenger.Grinding fineness,the dosage of oxidizing agent in hte rougher stage and in the separation stage were tested to study hteir effect on the separation of copper nad rasenic.Low arsenic copper concentrate was obtained wiht copper grade of 2 1.78%and arsenic grade of 0.43%,the recovery of copper and arsenic are 7 1.42%and 32.04%,respectively.High arsenic copper concentrate was also gained wiht copper grade of 16.26%and rasenic grade of 1.18%,the recovery ofcopper and rasenic are 27.21%and 35.98%,respectively. Keywords:Digenite;Enargite;Separation lfotation of copper and rasenic (上接81页) Determination of Aluminum,Iron,Potassium,Magnesium,Manganese, Titanium in Wollastonite by ICP-AES Method Xu Zhaofeng ,Min Guohua ,Zhang Qingjian ,Yue Chunlei ,Tang Mengqi (1.Shandong Entry—exit Inspection nad Quarantine Bureau,Qingdao,Shandong,China 2.Fangchenggang Entry—exit Inspection nad Quarantine Bureau,Fangchenggang,Guangxi,China) Abstract:Samples are dissolved by hydrochloric acid.Perchloric acid was added into the solution to enhance temperature and evaporate.The crystal salt was dissolved by hydrochloric acid.The six impure elements of aluminum, iron,potassium,magnesium,manganese,titanium in solution were determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry.The effect of matrix silicon on the six elements determination was studied.And the effect was avoided by adding hydrofluoric acid.Wollastonite certiifed standard material and samples were tested.The testing relative standard deviation was less than 5%.The determination values of wollastonite certified standard material was consistent wiht its standard values.Testing process didn’t exist obvious systematic errors.The recovery rate was between 92%一105%.And the determination values are reliable.The method is applicable in rapid determination of impure elements in wollastonite. Keywords:Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer;Wollastonite;Impure elements 

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