ICP—OES測定地質礦樣中的Zr和Hf

王全瓊++劉建斌

摘 要：采用ICP一OES電感耦合等離子發射光譜法對有色地質礦樣中的Zr（Hf）的含量進行測定，并對樣品的溶解分析提取方法、分析譜線等進行了詳細的研究。通過堿熔、硝酸一酒石酸提取法對國家標準樣品進行測定，所得到的結果與標準值相符合，RSD小于2%，加標回收率在97%～105%之間。該方法所得結果不僅準確度較好，精密度也較高，且過程簡便快速，得到的結果也令人滿意。

關鍵詞：電感耦合等離子發射光譜法 堿熔 地質礦樣 Zr Hf

中圖分類號：P575 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（c）-0020-01

鋯在地殼中的質量分數約為0.02%，鉿常與鋯共生，含量不及鋯多。一般鋯礦物中鉿只占鋯鉿總質量的1%～2%。鋯、鉿具有一系列優良的性能，如良好的耐熱性、可塑性、耐腐蝕性、突出的核性能等，是原子能、電子、化學、冶金、國防等工業的重要原材料。鋯和鉿的電子結構和物理化學性質極為相似，按電位排序，鋯接近鈹、鋁，是一種強還原劑，比鉿稍活潑。至今測定鋯（鉿）含量的方法有很多，如：重量法、容量法、分光光度法、熒光光度法、電化學分析方法等等，這些方法的效果均不錯，但其操作步驟卻都比較復雜、繁鎖、測定周期長，而該文采用ICP-OES同時測定地質礦樣中的Zr（Hf）含量，其操作方法簡便，效果良好，更具實用價值。

1 實驗部分

1.1 儀器及主要工作條件

安捷倫科技有限公司生產的ICP-725電感耦合等離子體發射光譜儀。

主要儀器工作條件：高頻輸出功率1.3 kW；等離子氣流量15 L/min，輔助氣流量1.5 L/min，霧化器流量0.7 mL/min；觀察高度10 mm，儀器穩定延時10 s，一次讀數時間4 s，進樣延時10 s，泵速15 rpm，快泵（樣品延時/清洗），重復次數3次，鋯的分析譜線為343.823 nm，鉿的分析譜線為263.872 nm。

1.2 實驗方法

稱取0.5000 g樣品放在剛玉坩堝中，加3 g過氧化鈉，攪拌均勻，再加入樣品1 g。在700 ℃下熔融10 min，取下，稍冷，沸水浸取融塊，煮沸3～5 min，冷卻后過濾，用2%的NaOH、水洗滌燒杯并沉淀若干次，將沉淀連同濾紙（將濾紙撕碎）放回原燒杯中，加入25%的HNO3 40 mL和10%的酒石酸10 mL，加熱至近沸將沉淀溶解，冷卻，將溶液和濾紙一起移入100 mL比色管中，并吹洗燒杯內壁，用水稀釋至刻度，搖勻澄清，把電感耦合等離子發射光譜儀上所選定的工作條件與標準系列同時上機進行測定。

2 結果與討論

2.1 溶礦方法及酸度的選擇

含鋯礦物一般比較難于分解，很難溶于酸類，尤其是無水鋯石，所以通常采用堿溶法。本文采用過氧化鈉熔融分解礦樣，水解是鋯、鉿絡合反應的重要組成部分，各種含氧配位體與鋯、鉿的鍵合能很接近，因此無論在酸溶液還是堿溶液中均能發生水解反應。為避免酸化復溶解鹽類水解產生沉淀，使樣品結果偏低，該文采用硝酸+酒石酸復合溶液浸取鹽分，因鋯（鉿）能與酒石酸（鹽）生成較穩定的絡合物，可防止鋯（鉿）以氫氧化鋯（鉿）的形式從溶液中水解析出，試驗表明在多種酸中，HCl、HNO3在測定過程對儀器或樣品干擾效應相對是最小的，本法用硝酸+酒石酸復合溶液溶解鹽分，并在此介質中直接測定鋯、鉿的含量。經試驗表明在2%～10%的溶液酸度中，其濃度的變化對于結果無明顯影響，本法采用約5%的溶液酸度進行測定。

2.2 分析譜線的選擇、功率的影響

本法分別對待測元素進行多條靈敏線測試比較，選出鋯最佳分析譜線為343.823 nm，鉿最佳分析譜線為263.872 nm，由于鋯、鉿的激發能較高，屬難激發元素，本方法選用1.3 kW的功率。

2.3 干擾的消除校正

本法中鋯（鉿）標準工作溶液采用空白系列溶液配備，保證了樣品與標準的進樣、霧化效率一致，消除了測定中產生的物理、電離干擾。本法試驗時采用10 ?g/mL的Rh元素做內標校正與不用內標時測定的結果相符合，為了方便快捷，可以不采用內標測定。

2.4 方法的精密度、檢出限、準確度及加標回收率

采用本方法在所選定的最佳測定條件下，連續測定空白溶液11次，以3倍標準偏差計算出檢出限，鋯的檢出限為0.28?g/g，鉿的檢出限為0.61 ?g/g。稱取0.5000g不同的國家一級標準樣品做加標回收試驗，鋯加入量100 ?g，鉿加入量20 ?g，鋯鉿的回收率均在97%～105%之間。對同一標準樣品平行測定11次，結果與標準值相符合，其鋯和鉿結果的相對標準偏差小于2%，結果獲得良好的精密度，而且檢出限低，準確度高，滿足測定需要。結果見表。

3 結語

本法用過氧化鈉熔融很好的分解了樣品，利用硝酸+酒石酸復合溶解，有效解決了鋯（鉿）水解析出的問題，本法中標準曲線系列和樣品結果均由儀器直接算出，上述所得平均值及RSD也由儀器算出，本法具有較高的準確性和精密度。由于勿需分離、本方法具有簡單、快速的特點，在地質樣品分析中有實用價值。

參考文獻

[1] 李連仲.巖石礦物分析（第二分冊）[M].3版.北京：地質出版社，1991：249-251.

[2] 寧軍.ICP-AES測定地質樣品中的鉿和鈧[J].光譜實驗室，2013，30（3）：1427-1429.

[3] 趙慶令，李清彩.電感耦合等離子發射光譜法測定鋯鈦砂礦中鋯鈦鉿[J].巖礦測試，2013.32（5）：883-886.

[4] 裘立奮.現代難熔金屬和稀散金屬分析[M].北京：化學工業出版社，2007：38-83.endprint