分光光度法測定鐵礦石中的二氧化硅和五氧化二磷

楊蓮瑛（新疆地礦局第一地質大隊 新疆 鄯善 838200）

在鋼鐵冶煉過程中，鐵礦石的成分十分重要，其中二氧化硅和五氧化二磷是最重要的技術指標，在鐵礦石中二氧化硅含量大約在1～10%之間；五氧化二磷含量大約在0.01～1.00%之間。分光光度法是通過測定被測物質在特定波長處或一定波長范圍內光的吸光度或發光強度，對該物質進行定性和定量分析的方法。目前在化學分析領域中還是很重要的分析方法，二氧化硅的分析方法主要是硅鉬藍分光光度法[1]，五氧化二磷有磷鉬藍分光光度法[2]和鉍磷鉬藍光度法[3]。在國家標準檢測方法中，鐵礦石中二氧化硅和五氧化二磷常量測定是采用分光光度法測定。本工作硅量和磷量測定是分別通過碳酸鈉、硼酸和四硼酸鈉混合溶劑熔融、酸化后定容，采用分光光度法同時測定二氧化硅和五氧化二磷的方法。

一、主要儀器和試劑

1.1、主要儀器

721 分光光度計；

萬分之一電子天平；

1200 ℃馬弗爐；

1.2、試劑

碳酸鈉、硼酸和四硼酸鈉混合助溶劑：4：1：1.稱取無水碳酸鈉4份，無水硼酸1份，無水四硼酸鈉一份，仔細研磨后混勻，保存于磨口瓶中備用。

硝酸：1+3

硫酸：1+3

草酸溶液：30 g/L

鉬酸銨溶液：50g/L

硫酸亞鐵銨：10g/L

高錳酸鉀溶液：40g/L

亞硝酸鈉溶液：100 g/L

抗壞血酸溶液：50 g/L

氯化亞錫溶液：10 g/L

磷還原劑：抗壞血酸溶液（50 g/L）和氯化亞錫溶液（10 g/L）在用前以1+1混合。

硝酸鉍溶液：稱取10g硝酸鉍，加25mL硝酸；加熱溶解后，加水約100 mL煮沸驅除氮氧化物；冷卻至室溫；移人1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

硅標準溶液：稱取基準二氧化硅0.2140g于鉑坩鍋中，加5g無水碳酸鈉，混勻，于900～950℃高溫爐中熔融，用熱水浸取后1000mL容量瓶中定容,并移入塑料瓶中保存,此溶液硅的濃度為100μg/mL。

磷標準溶液。稱取0.2196g預先在105～ll0℃烘干至恒重的磷酸二氫鉀(基準試劑)，溶于水中；加5 mL硫酸(1+1)，冷卻至室溫；移人500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液中磷的濃度為100μg/mL。移取25 mL磷標準溶液100μg/mL，置250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液中磷的濃度為10μg/mL。

1.3、實驗方法

1.3.1 工作曲線的繪制

分別吸取硅標準溶液 0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL 于六只 100 mL容量瓶中，分別依次加5mL硫酸(1+3)，搖勻；加5mL鉬酸銨溶液,搖勻；放置 15min,加入 10mL草酸溶液,搖勻；立即加入10mL硫酸亞鐵銨溶液,以水定容,混勻,放置10min。在700nm波長處，用1cm的比色皿，以水做參比，測定吸光度，以吸光度為縱坐標，硅含量為橫坐標，繪制出標準曲線。得標準工作曲線線性回歸方程：y=0.313x-0.0021。線性范圍在0～2.50g/mL內，標準工作曲線的相關系數為r=0.9996。扣除空白試驗測得的吸光度后，從校準曲線上查得硅含量

分別吸取磷標準溶液 0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL 于六只 50 mL容量瓶中，依次分別加5mL硫酸(1+3)，5mL鉬酸銨溶液，5mL硝酸鉍溶液，10mL磷還原劑，稀釋至刻度，搖勻放置3min。在680nm波長處，用3cm的比色皿，以水做參比，測定吸光度，以吸光度為縱坐標，硅含量為橫坐標，繪制出標準曲線。得標準工作曲線線性回歸方程：y=0.807x+0.0032。線性范圍在0～1.0g/mL內，標準工作曲線的相關系數為r=0.9998。扣除空白試驗測得的吸光度后，從校準曲線上查得磷含量

表1 .分析結果對比試驗

1.3.2 樣品的處理和測定

準確稱取0.2000g試料置于1.5～2.0g碳酸鈉、硼酸和四硼酸鈉混合熔劑中，放于25mL鉑坩堝內；在1000℃熔融 10～15min，取出冷卻；將坩堝置于預先盛有40 mL硝酸(1+3)的200mL燒杯中，加熱浸取熔融物至溶液清亮，用水洗凈坩堝；溶液冷卻至室溫后，移人250 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

移取5.00mL上述試液于100mL容量瓶中,加5mL硫酸(1+3)，搖勻；加 5mL鉬酸銨溶液,搖勻；放置15min,加入 10mL草酸溶液,搖勻；立即加入10mL硫酸亞鐵銨溶液,以水定容,混勻,放置10min。分取部分試液于1cm吸收皿中,以隨同試樣的空白溶液為參比,在分光光度計上于700 mm波長處測量吸光度,然后查工作曲線,得出試樣的硅的含量。

移取5.00mL上述試液于50mL容量瓶中,煮沸，滴加高錳酸鉀溶液至沉淀，然后用亞硝酸鈉溶液滴至沉淀消失，過量一滴，煮沸30s；然后，依次分別加5mL硫酸(1+3)，5mL鉬酸銨溶液，5mL硝酸鉍溶液，10mL磷還原劑，稀釋至刻度，搖勻放置3min；分取部分試液于3cm吸收皿中,以隨同試樣的空白溶液為參比,在分光光度計上于680mm波長處測量吸光度,然后查工作曲線,得出試樣的磷的含量。

二、結果與討論

在化學分析中鉍磷鉬藍法測磷和硅鉬藍法測硅均屬經典的常用方法，其干擾情況已經是眾所周知，在此不再重復，在這里主要是談一談試樣溶劑的選擇、稱樣量、磷還原劑等問題進行討論

2.1、試樣熔劑的選擇

在鐵礦石中硅主要是以二氧化硅及硅酸鹽的形式存在,所以試樣的分解一般選用強堿性熔劑。在國家標準方法中采用用碳酸鈉和硼酸混合熔劑,需在1000℃高溫下在鉑坩堝中熔融10～15min，且熔融物可用硝酸提??；本試驗用4份碳酸鈉、1份硼酸和1份四硼酸鈉混合熔劑分解試樣。

2.2、稱樣量

根據鐵礦石中二氧化硅和五氧化二磷的含量，為使測試溶液的濃度落在最佳的測定范圍內；另外，還要考慮該溶液要對二氧化硅和五氧化二磷進行兼顧，本實驗選擇稱樣量為0.2000 g。

2.3、磷還原劑

本實驗的磷還原劑是抗壞血酸溶液（50 g/L）和氯化亞錫溶液（10 g/L）在用前以1+1方式混合混合；將該還原劑和抗壞血酸溶液（50 g/L）或氯化亞錫溶液（10 g/L）經過試驗進行比較，發現鉍磷鉬藍的色澤3min便可穩定，其色澤在60min內穩定。

2.4、樣品分析

選擇4個鐵礦石標準樣品,按本實驗方法各進行10次測定,測定結果與認定值進行對照,并計算相對標準偏差(RSD%),結果見表1。

三、結束語

本實驗可測定鐵礦石中的二氧化硅和五氧化二磷含量，具有方法快速、簡便,精密度好和結果準確，適應選礦過程控制的需要。

[1].GB/T6730.9-2006鐵礦石硅含量的測定硫酸亞鐵銨還原：硅鉬藍分光光度法[S]

[2]GB/T6730.19-1986鐵礦石化學分析方法：鉍磷鉬藍光度法測定磷量[S]

[3]GB/T6730.18-2006鐵礦石 磷含量的測定：鉬藍分光光度法[S]