一種高硅礦石中鋁、硅同時測定的新方法

徐洪柳 黃利寧 陳愛清 王茁湖南省有色地質勘查研究院測試中心 湖南長沙 0000（，，）中國科學院礦物學與成礦學重點實驗室 中國科學院廣州地球化學研究所 廣東廣州 5060（）

一種高硅礦石中鋁、硅同時測定的新方法

徐洪柳1黃利寧2陳愛清3王茁4
湖南省有色地質勘查研究院測試中心 湖南長沙 410000（1，2，4）中國科學院礦物學與成礦學重點實驗室 中國科學院廣州地球化學研究所 廣東廣州 510640（3）

傳統高硅礦石使用動物膠凝聚重量法來測硅，濾液中少量硅須使用比色法來進行測定，且大部分情況下還需使用溶量法來測鋁，步驟繁冗，效率較低。本法采用ICP—AES技術可同時測定濾液中的硅和鋁，對三氧化二鋁(0.5 %一25%)、濾液中二氧化硅(O.5% 一15% )，相對標準偏差均小于5%，有效減少了實驗步驟，使操作更為簡便、快捷的同時測定結果更為準確。

高硅礦；等離子電感耦合發射光譜法；鋁；濾液中的硅

一、實驗部分

1.主要儀器與試劑

等離子體光譜儀：ICP-6300 型，配有中階梯光柵，二維陣列（CID）檢測器，玻璃同心霧化器，美國熱電公司；

三氧化二鋁標準溶液： 1.000 mg／mL ；

二氧化硅標準溶液：準確稱取0.1000g高純二氧化硅于鉑坩堝中，加3-4g無水碳酸鈉混勻，并且再蓋上一層無水碳酸鈉，于1000℃熔融3-5min，呈紅色流體狀，取出冷卻，以熱水浸取熔融物（如發現溶液混濁，應重新稱二氧化硅熔融），移入1000ml容量瓶中，用水定容，搖勻。此溶液含為100μg/ml。

實驗所用試劑為優級純；實驗用水為去離子水。

2.儀器與工作條件

高頻發射功率：1150 W；冷卻氣流量：12 L／min ；輔助氣流量：0.5 L／min ；霧化器壓力：0.2 MPa ；觀察高度：12 mm ；沖洗泵速：50 r／min ；分析泵速： 50 r／min；樣品提升量：1.5 mL／min ；樣品沖洗時間：30 s ；積分時間：短波7 s，長波5 s。

3.實驗方法

稱取試樣0.5000g于鎳坩堝中，酒精潤濕，加4-5g氫氧化鉀（或氫氧化鈉），在馬弗爐中從低溫升起至700℃熔融呈紅色液體，取出稍冷，放入250ml燒杯中，熱水浸取，洗出坩堝，攪拌下加入25ml鹽酸，在電熱板上蒸發至濕鹽狀，繼續加入30ml鹽酸，加熱至70-80℃，加10ml動物膠溶液（10g/L）,攪拌3-5min，加熱水50ml，使鹽類完全溶解，以慢速定量濾紙過濾于250ml容量瓶中，先用熱鹽酸溶液[5%（V/V）]洗滌燒杯和沉淀3-4次，擦凈燒杯，將沉淀完全轉移到濾紙上，繼用熱水洗滌至無氯離子（用硝酸銀溶液檢查）。沉淀連同濾紙放入瓷坩堝中，低溫灰化，950-1000℃灼燒20-30min，取出，放干燥器中冷卻30min后稱至恒重。濾液用水定容，搖勻，用于測余硅和鋁。同步做空白試驗。移取10.00 mL 試樣溶液于100 mL 容量瓶中，加鹽酸4 mL，用水稀釋至刻度，搖勻，供ICP–AES法測定。

4.工作曲線的繪制

按不同類型硅礦石成分的特點繪制工作曲線，工作曲線濃度范圍視樣品中待測元素的含量而定，并進行基體匹配。按實驗方法，移取10.00 mL 空白溶液于100 mL 容量瓶中，加不同體積的三氧化二鋁標準溶液（1.000 mg／ml）及二氧化硅標準溶液，保持酸度一致，以水稀釋至刻度，搖勻。見表1

表1 標準溶液及其對應濃度

二、結果與討論

1.試樣分解方法的選擇

對于普通礦樣中三氧化二鋁的快速測定，最常用的是用鹽酸– 硝酸– 氫氟酸– 高氯酸熔樣法在聚四氟乙烯坩堝中溶礦，高氯酸只加1 mL，先在110℃控溫溶礦2h，升溫到150℃再溶2h，由于溫度低，重晶石等礦物難以分解，最后升溫到200℃冒盡高氯酸煙，再用稀鹽酸溶液浸取，但高硅礦石中硅含量高，還含有一些難以氧化的雜質，樣品溶解不完全，因此容易導致鋁含量偏低。而使用堿熔法，即采用氫氧化鈉堿熔的方法處理樣品，可以有效的避免上述問題。

2.分析元素譜線選擇

對儀器所提供的各待測元素分析線進行譜線掃描，根據信噪比及受干擾的情況分別選擇多條分析線。首先選其靈敏線進行考察，以單元素溶液(分別含Al、Si)作譜峰描跡，每個元素選擇兩條譜線，以提高分析的準確度，見表2。

表2 分析元素的光譜線

通過試驗最終確定了信噪比大、不受干擾的各待測元素分析線，即：Al309.2/nm，Si 251.6/nm。

3.干擾及校正方法

(1)基體干擾

本法用氫氧化鈉溶樣引入了大量的鈉基體進而產生干擾，因此需進行鈉基體的匹配以消除基體干擾。經過實驗發現，鈉可作為“緩沖劑”，在一定程度上減少了鋁元素對待測硅元素的干擾。由于樣品堿熔時，帶入了較多鹽分，容易引起儀器進樣管堵塞，所以在稀釋溶液進行測定的同時，使用5%的稀鹽酸代替清水沖洗。

(2)溶液酸度的選擇和稀釋倍數

按實驗方法，試樣溶液稀釋10 倍后測定，試驗考察了鹽酸酸度對發射強度的影響，結果表明，從3% 到5% 變化時，發射強度沒有明顯變化，實驗選擇4% 鹽酸介質。

三、精密度與準確度試驗

按此法對編號GBW03116標準樣品（SiO2=66.25% ，Al2O3=18.63%）和一個高硅礦樣分別做了6次標準試驗,實驗結果見于表3

表3 標準樣品GBW03116和高硅礦石實驗結果

統計出方法的相對標準偏差為（%）：SiO20.02% ，Al2O30.16%和SiO20%，Al2O30.11%，均小于5%。本方法與化學法的準確度對照分析結果列于表4

表4 準確度對照分析結果（%）

四、結論

使用基于堿熔法的ICP-AES法可在檢測二氧化硅含量的同時兼測三氧化二鋁，減少了滴定鋁和對硅進行比色的步驟，實驗流程得到有效簡化。分析結果表明，該方法既可以減少勞動強度，又可以提高工作效率，從分析質量和分析周期上均能滿足工作需要，較之各項傳統分析方法存在顯著優勢。

[1]應騰遠，劉文甫，孫富濤，李海明. ICP–AES法同時測定錳礦石中鐵、鋁、鈦、鈣、鎂、磷、鋇、鉛的含量.化學分析計量.2012,21(1):27-29

[2]譚雪英，張小毅. 電感耦合等離子體原子發射光譜法測定錳礦中15種主次成分［J］. 冶金分析，2009(10):36–39.

[3]鐘志光，卞群洲，鄭建國，陳佩玲，劉崇華，魏暹英ICP- AES 同時測定鋁合金中Fe，Si，Cu，Mg，Mn，Ni，Zn，Ti，Cr，Sr等雜質元素, 光譜學與光譜分析,2002(1):83-85

One New Method to Assay Simultaneously the Aluminum and Silicon in High Silicon Mineral

Xu Hongliu，Huang Lining，Wangzhuo，Hunan Nonferrous Geological Prospecting Institute Test Center Changsha city in Hunan province 410000；Chen Aiqing, Key Laboratory for Mineralogy and Metallogeny of Chinese Academy of Sciences , Guangzhou institute of geochemistry of Chinese Academy of Sciences Guangzhou city in Guangdong province 510640

Traditional high silicon mineral take the gravimetric method of animal glue agglomeration to test silicon and colorimetric method is needed to test the little silicon in f ltrate , also in most cases, volumetric method is needed to test aluminum, which course is burdensome with low eff ciency. In this paper, ICP-AES technology is used to test silicon and aluminum simultaneously and it decreases relative standard deviation to a level under 5%, which reduces effectively the experiment steps and makes the operation simple and eff cient and the result more accurate.

high silicon mineral；inductively coupled plasma emission spectroscopy；aluminum；silicon in f ltrate

O

A

徐洪柳（1985～），女，漢，江蘇徐州，湖南省有色地質勘查研究院，助理工程師，研究方向：地質樣品中有色金屬含量的研究。