氢化物发生一电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铁矿石中砷含量

氢化物发生一电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铁矿石中砷含量

谭林青，张莉

(山东省冶金科学研究院山东济南250014)

摘 要：本方法采用微波消解或碱熔融一盐酸酸化氢化物发生ICP—AES法测定铁矿石中砷的质量分数。在优化试验条件下，使用碘化钾一抗坏血酸作为还原剂，将砷还原。通过对实际样品的分析实验表明，该方法操作简便，灵敏度高，准确度好，结果令人满意。

关键词：氢化物；电感耦合等离子体原子发射光谱；砷；铁矿石

砷作为一种有害元素广泛存在铁矿石中，它影响着钢和铁的质量，故铁矿石中砷的测定具有极其重要的意义。测定铁矿石中砷的方法很多，但是，传统的分析方法通常采用萃取分离化学法或富集分离化学法，操作繁琐，分析流程长。本文讨论了采用氢化物发生ICP—AES法测定铁矿石中的砷的实验方法。该方法是利用能产生初生态还原剂的硼氢化钾，将酸性样品溶液中的砷元素还原为挥发性共价氢化物，进而在仪器上进行系统测量。通过优化仪器测量条件及对被测样品的合理预处理，可以便捷、可靠地得到无干扰的测量结果。

1 实验部分

1．1仪器及测量条件

1．1．1 仪器

IRIS IntrepidⅡ型全谱直读等离子体发射光谱仪；T—PHD型氢化物发生器(美国热电公司)；MILESTONE ETHOS PLUS型微波消解仪(意大利迈尔斯通)。

1．1．2测量条件

1)消解条件。

加热条件(时间15 min，功率1000W，温度210℃)；

保温条件(时间20 min，功率1000 W，温度210℃)。

2)测量条件。

积分时间：短波段20 s，长波段10 s；辅助气流量0．5 Ipm；RF功率1350 W；冲洗泵速：2．40 mL／min；分析泵速2．40 mL／min。分析谱线见表1。

1．2试剂

试验所用水为二次蒸馏水；盐酸、硝酸、氢氟酸、硫酸、无水碳酸钠、四硼酸钠均为优级纯；碘化钾一抗坏血酸}昆合溶液：称取碘化钾10 g，抗坏血酸5 g，溶于100 mL水中(用时现配)；硼氢化钾溶液(15／L)：称取2 g氢氧化钠，15 g硼氢化钾，用水溶解，稀释至1 000mL(低温保存)；

砷标准溶液储备液：(1000μg／mL)山东省冶金科学研究院标样所制备；并根据需要逐级稀释而成。

1．3 实验方法

1．3．1样品的处理

1．3．1．1微波消解法

称取0．200 0 g试样于100 mL消解罐巾，加入7mL盐酸、2 mL硝酸、1 mL氢氟酸，摇匀并加盖上紧消解罐，放人微波设备巾，按选定好的条件微波消解，随同做空白实验。消解完成待消解罐冷却后，打开消解罐，将溶液移入聚四氟乙烯烧杯中，加5 mL硫酸(1 1)，加热至冒硫酸炯，以驱尽氢氟酸，取下冷却，加入10 mL盐酸溶解盐类，移入50 mL容量瓶中，加入10 mL碘化钾一抗坏血酸混合溶液，以水至刻度，摇匀。

1．3．1．2熔融法

称取0．2000 g试样置于铂坩埚中，加1．5 g混合熔剂(2份无水碳酸钠与1份四硼酸钠)，混匀，于950 cC熔融15 min，取出，摇动坩埚，冷却，将坩埚置于250mL烧杯中，于坩埚中加入40mL(1 1)盐酸，加热浸取熔融物至溶液清亮，用水洗出坩埚，冷至室温，移入50 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

移取25 mL试液置于50容量瓶中，加入10 mL碘化钾—抗坏血酸混合溶液，混匀，加水稀释至刻度，摇匀。

1．3．2标准曲线的绘制

以高纯铁或砷含量较低的铁矿石标准样品做基体，根据样品中砷的含量，分别加入1μg／mL砷标准溶液，根据不同的样品处理办法，绘制标准曲线。

2 结果与讨论

2．1元素分析谱线

按照分析谱线选择的基本原则：灵敏度高，基体对所选择谱线无干扰或干扰很小等，对不同谱线进行筛选，最后选定表1中的谱线，相关系数r≥0．999。

2．2酸度的影响

本方法采用盐酸作为介质，对试液酸度的影响进行了考察，当盐酸用量为10 mL(试液定容在50 mL容量瓶中)，即盐酸浓度在6．5mol／L时，信号强度达到最大，且保持稳定。故本法选择6．5mol／L盐酸浓度为分析酸度。

2．3硼氢化钾浓度的影响

硼氢化钾在氢化物反应中作为一种强还原剂，当浓度过低时，会使还原反应不彻底，而当浓度过高时，硼氢化钾将共存金属离子还原成金属沉淀析出，对氢化物产生吸附而影响了氢化物的释放，试验结果：当硼氢化钾浓度为(15／L)时，信号强度达到最大。故选择(15 gL)硼氢化钾浓度为最佳浓度。

2．4碘化钾浓度的影响

本文考察了碘化钾浓度对待测元素的影响，结果表明，当碘化钾浓度在50～200g／L范围内，信号强度基本保持不变。本法选择碘化钾浓度为100 g／L。

2．5样品中各共存元素干扰

在试验选定的条件下，铁矿石中铝、钙、镁、锰、钛、钒不干扰测定，铁量在0～3 mg／mL时，有一个平稳的信号。当铁量达到5 mg／mL时，就没有平稳的信号，所以，标准曲线绘制时，必须进行基体匹配。

2．6线性范围和检出限

经试验，溶液中砷的质量浓度在0～0．1 μg／mL范围内线性关系良好。砷的检出限为0．038μg／mL(3 δ，n=10)，方法的测定下限为0．38μg／mL。

2．7样品分析(准确度试验)

选取不同品种的标准样品进行准确度试验，每个样品测定4次，结果见表2。

从表2可以看出，铁矿石标准样品中砷溶样方法，无论微波消结溶解还是碱熔融的方法，测定值与标准值基本一致，因此以上两种溶样方法都可选用。该方法也可测定球团矿、烧结矿中砷含量。

2．8方法的回收率

同时测定以下三个试样及在试样中加入标准溶液，根据测量值差计算回收率，结果见表3。

3 结论

应用本文阐述的分析方法测定铁矿石中的痕量砷，具用良好的准确度和精密度且基体干扰小等优点。利用此方法大大提高了分析速度，提高了工作效率，降低了环境污染。

参考文献

[1] 鞍钢钢铁研究所．实用冶金分析[M]．沈阳：辽宁科学技术出版社，1990．

[2] 周伟．氢化物原子荧光法测定铁矿石中痕量砷[J]．冶金分析，2004．