電感耦合等離子體原子發射光譜法測量螢石中硫含量

張穗忠 李 杰

（武漢鋼鐵（集團）公司研究院 湖北 武漢：430080）

螢石是冶金行業中常用的原料，對于冶煉用螢石，硫的含量有著嚴格的要求［1］，對于硫含量較高的螢石礦，必須進行脫硫處理［2］。螢石中硫含量的分析，通常采用管式爐內燃燒后碘酸鉀滴定法［3］，也有采用原子吸收光譜法進行測量的［4］。采用電感耦合等離子體發射光譜法（ICP－AES）法測量硫具有操作簡便、測量下限低、分析精度高的特點，已用于多種材料硫的測定［5－8］，本文提出用ICP－AES法測量螢石中的硫含量，經標樣對照試驗，測量結果令人滿意，可滿足螢石中分析低含量硫的需要。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

（1）儀器：電感耦合等離子發射光譜儀（TJA IRIS ADVANTAGE，美國熱電公司）；儀器操作條件見表1。

表1 儀器操作條件

（2）試劑：所用試劑均為優級純；

（3）硫標準溶液：以硫酸鉀配制，100μg／mL。

1.2 實驗方法

稱取螢石試樣1.0000g于200mL聚四氟乙烯燒杯中，以少量水濕潤后，加氫氟酸、硝酸、鹽酸、高氯酸，加熱溶解，繼續加熱冒煙至近干，稍冷后，用少量水沖洗杯壁，加入5mL鹽酸，加熱溶解鹽類，冷卻后，移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。隨同試樣做空白試驗。在電感耦合等離子發射光譜儀上測量硫的光譜強度。

2 結果與討論

2.1 共存元素干擾級光譜分析線的選擇

螢石的主要成份為氟化鈣和二氧化硅，經氫氟酸和高氯酸處理試樣后，溶液中的主要成份為鈣離子。本文試驗了不同濃度的鈣離子對測量硫的影響，結果見表2。

從表2結果可看出，180.73nm處，鈣對硫的測量有較大的光譜干擾，而182.03nm和182.62nm兩條分析線都不存在鈣的光譜干擾，但隨著鈣離子濃度的增加，硫的光譜強度有所下降，這是由于隨著溶液總鹽分的增加降低了霧化效率，導致光譜測量強度降低［9］，因此，在配制繪制工作曲線的標準溶液時，應加入與試樣中鈣離子濃度相近的鈣基體。

表2 不同濃度的鈣離子對測量的影響

2.2 儀器測量條件的選擇

用3μg／mL的硫標準溶液，溶液的酸度為5%的鹽酸，蠕動泵轉速用120rpm，試驗不同的測量條件對測量的影響。

2.2.1 功率

試驗不同的激發功率對測量的影響（見表3）。隨著激發功率的增大測量到的光譜強度也增大，但功率大于1150W時，測量強度增加不太顯著，本文選用1150W。

表3 不同激發功率的光譜強度

2.2.2 霧化壓力

采用功率為1150W，試驗不同的霧化壓力對測量的影響（見表4）。隨著霧化壓力（psi）的增大測量強度也增大，本文選用35psi。

表4 不同霧化壓力的光譜強度

2.3 校準曲線和檢出限

以濃度為4mg／mL的鈣溶液為基體，配制一系列硫標準溶液，在選定的實驗條件和儀器參數下進行測量，182.03nm和182.62nm兩條分析譜線在0～500μg／mL均呈良好線性關系，相關系數均大于0.9995。以鈣基空白溶液11次測量結果3倍標準偏差為檢出限，182.03nm分析譜線的檢出限為0.02μg／mL ，182.62nm 分析譜線的檢出限為，0.1 μgmL 為較好地測定低含量、微量的硫，本文選擇182.03nm分析譜線測量硫。

2.4 試樣分解試驗

稱取螢石試樣1.0000g于200mL聚四氟乙烯燒杯中，少量水濕潤后，加不同量的氫氟酸、硝酸、鹽酸、高氯酸進行試驗，試驗結果表明各種酸用量在：鹽酸15mL～30mL，硝酸5mL～15mL，氫氟酸5mL～10mL，高氯酸5mL～15mL時，試樣可分解完全。樣品中低價態的硫在采用王水溶解、高氯酸冒煙氧化后，可轉化為硫酸根進入溶液，不影響測量［10］。本文采用加入20mL鹽酸，10mL硝酸，5mL氫氟酸，10mL高氯酸分解試樣，5mL鹽酸溶解鹽類。

3 樣品分析

稱取螢石標準樣品1.0000g于200mL聚四氟乙烯燒杯中，以少量水濕潤后，加5mL氫氟酸、10mL硝酸、20mL鹽酸、10mL高氯酸，加熱溶解，繼續加熱冒煙至近干，稍冷后，用少量水沖洗杯壁，加入5mL鹽酸，加熱溶解鹽類，冷卻后，移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。隨同試樣做空白試驗。按照選定的電感耦合等離子發射光譜儀測量條件測定硫含量，測定結果見表5。結果表明，測定結果與認定值相符合。

表5 樣品中硫的測定結果（n＝4）

4 結論

采用氫氟酸、硝酸、鹽酸、高氯酸溶解螢石試樣，稀鹽酸溶解鹽類，選擇182.03nm作為硫的分析譜線，電感耦合等離子發射光譜儀測定硫量。通過對螢石標準樣品進行分析，分析結果與認定值一致，準確度和精密度均滿足分析需求，該方法可適用于螢石中硫含量的分析。

［1］GB／T8216－1987螢石塊礦質量標準［S］.

［2］裘忠富，任永法.高硫螢石礦降硫工業實踐［J］.礦產保護與利用（CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES），1998.（5）：29－31.

［3］GB／T 5195.5－2006螢石總硫含量的測定燃燒碘量法［S］.

［4］劉玉龍，繆德仁.原子吸收光譜法間接測定螢石中的全硫［J］.分析試驗室（Chinese Journal of Analysis Laboratory），2009，28（8）：19－21.

［5］馬振營 孟彩霞 祁之軍.逆王水低溫濕法ICP－OES測定鐵礦石中的硫［J］.科技與企業（SCIENCE－TECHNOLOGY ENTERPRISE），2012，5：257－257.

［6］劉孟剛，史乃捷，胡曉明，等.氧彈燃燒－ICP－OES用于柴油標準物質中硫含量的定值［J］.光譜學與光譜分析（SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS），2003，23（5）：965－967.

［7］徐建平.ICP－AES法測定鋼中硫［J］.冶金分析（METALLURGICAL ANALYSIS），2004，24（4）：31－33.

［8］劉東艷，張園力.等離子體發射光譜法測定煤中總硫的方法研究［J］.光譜學與光譜分析（SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS），2002，22（1）：89－91.

［9］辛仁軒.等離子體發射光譜分析［M］.北京：化學工業出版社，2011：158－159.

［10］徐建平.電感耦合等離子體原子發射光譜法測定鋼中硫時試樣溶解的影響［J］.冶金分析（METALLURGICAL ANALYSIS），208，28（12）：31－33.