lCP-OES法快速測定磷礦石中的硅磷鈣鎂等常量元素研究

楊 佳，杜 苗

（1.中陜核工業集團綜合分析測試有限公司，陜西 西安 710024；2.中陜核工業集團公司，陜西 西安 710100）

社會的高速發展，化工礦石的需求量也越來越大。磷礦石作為主要的礦產，其開采量在不斷加大，但同時對其相應的分析要求也有所提高。怎樣確保分析結果的快速、精準，并保障環境不會受到破壞，是當前行業中亟需解決的問題。使用傳統的相關標準進行分析檢測時，工藝流程相對復雜，所消耗的成本比較大，同時還會產生比較多的重金屬，導致環境受到破壞，嚴重制約了行業的發展。

通過技術的不斷革新，以及設備的持續改良，使磷礦石的分析檢測效率得到了明顯的提高。其中使用效果比較明顯的有電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES）以及X射線熒光譜(XRF)。使用后者進行分析檢測時，雖然有著良好的精密度，但在實際分析過程中，需要保障待測樣品與標準樣品中的粒度以及基體的一致性，同時也會受到元素的干擾的影響，導致結果偏差較大[1]。不僅如此，檢測速度慢、靈敏度低等因素使得其發展受到了一定的限制。而本文所探討的ICP-OES法，使用一次熔樣法，能夠有效分析礦石中硅磷硫鈣鎂鋁鐵鈦錳這9種元素，其分析速度快且環保，符合行業發展趨勢。

1 實驗部分

1.1 儀器和優化條件

在此次實驗中，采用iCAP6300電感耦合等離子體原子發射光譜儀(美國Thermo Fisher公司)；BSA224S-CW電子天平(德國Sartorius公司)。實驗所需的相關優化條件如表1所示。

表1 儀器優化條件

1.2 標準溶液與相關試劑

在準備好相關儀器，明確各項參數后，就需要進行標準溶液配制。

需要注意的是，應使用優級純或者光譜純試劑進行。首先，制備出儲備液，要求其為1mg/mL。再將其進行有效的稀釋，從而形成所需要的工作液。在進行混合溶液的配制過程中，需要以樣品含量的不同進行區分，同時充分考慮9種元素含量。同時，對其介質也有著一定的要求，其中要求NaOH（粒狀）和HCl都要求是分析純，Na+的質量濃度應為0.20%，HCl的體積分數應為5%，并要求使用去離子水。如表2所示，為其混合標準的相關參數。

表2 混合標準工作溶液的濃度、背景校正和元素波長

1.3 實驗方法

首先將0.1000g的樣品放入銀坩堝內，再加入NaOH進行均勻混合，表面覆蓋一層。將混合物放入馬沸爐加熱升溫700℃，保持10分鐘，稍微冷卻后，放入容量為250mL的燒杯里面[2]。使用100mL左右的沸水進行提取，放入50%的鹽酸30mL，并利用余熱進行均勻攪拌溶解。待其完全冷卻移至250ml容量瓶，加水稀釋至刻度線，確保其稀釋均勻后將其穩定放置。

如果在實驗過程中，出現不容易溶解的物質，那么可以將其放入到玻璃杯并加入合適的鹽酸加熱溶解，待溶解完全移入容量瓶里。

完成上述工作后，在開啟電感耦合等離子體射光譜儀器進行預熱，根據表1中的各項參數，將工作曲線以及式樣品溶液中相關元素濃度發射強度進行有效分析。以表2為依據，通過設備內的專業軟件，完成扣除與校正工作，同時得出相應的結果[3]。

1.4 繪制工作曲線

在進行繪制時，可以采用兩點進行標準建立。高點的工作溶液，是由人工配制而成。通過計算機來對所測定的結果進行保存，并展開相應的計算，從而得出所需要的濃度值。

2 實驗結果及分析

2.1 試劑與介質酸度

在溶解過程時，需要選擇合適的酸進行酸溶解，但受到礦石本身特征以及所含元素相對復雜等因素的影響，使用有限的酸將不會達到預期效果，并會對SiO2等的測定產生一定的誤差。而熔融法又會出現雜質離子過多，以及樣品提取難度大等問題，導致分析結果受到一定的干擾。而此次試驗通過不斷的改進和完善，可以有效控制熔融劑量，幫助熔礦進行高效的反應，同時還能降低鹽的含量，預防儀器在工作中因雜質過多引起堵塞等現象。通過實驗我們可以知道，在進行介質酸度實驗中，使用50%鹽酸30mL最為合適。NaOH試劑在整個實驗過程中，不僅可以實現與樣品的有效融合，還能在提高熔融效果，減少腐蝕現象的發生，方便樣品的提取。

2.2 分析波長

各元素之間的濃度直接影響著其最終譜線，通常情況下的線性范圍比較寬，多的可以達到6個數量級。當進行高含量的測定過程中，有些元素如Mn257.610nm等，譜線就容易出現飽和的情況。還有些元素如Mg279.55nm等，靈敏線則容易出現曲線彎曲的情況。同時空氣也會將紫外處波長進行吸收，考慮到這一點，P通常使用沒有相關干擾，譜線靈敏度高的178.2nm。但在具體過程中，為了將光路進行有效地凈化，必須采取適當的驅氣，否則將直接降低其靈敏度。根據分析得出，P213.6nm的可以在不用大量驅氣的前提下，還能保證靈敏度最高。但是會受到Cu的影響，如果所分析的樣品中的含Cu量比較低，那么就能運用扣除左背景校正來避免其產生的影響。在分析譜線中，應確保其具有較高的靈敏度以及良好的精密度。具體見表2。

2.3 消除干擾元素

在此次實驗中，9種主體元素在磷礦石中占比非常高，加上通過基體匹配的方式進行測量，從而能夠實現對干擾的消除。不僅如此，通過譜線圖可以分析相關主體的背景，并了解其元素圖譜，從而掌握樣品中的元素以及背景位置，最后實現對干擾元素的有效消除。

2.4 方法準確度

根據此次實驗方法，對NCSDC79001、NCSDC79002進行測定，并將其所測定出的結果與對應的標準值進行比較。從表3中我們可以得出，此方法具有較高的準確度，在進行磷礦石的分析中能夠起到有效的作用。

表3 磷礦石標準物質分析結果（無數據信息用“-”表示）

2.5 方法精密度與檢出限

精密度的計算，是通過嚴格的實驗步驟，以NCSDC79001為相關樣品，進行7次的重復測定得來。而檢出限則是在分析過程中，將12份空白溶液進行合適的處理，根據3倍的標準偏差，最終計算得出。其中精密度在0.24%～2.87%范圍內，檢出限在0.012%～0.15%范圍內。具體如表4所示。

表4 方法檢出限與精密度

3 結語

磷礦石的分析能夠對其所含元素進行有效測定，通過實驗我們可以得出，當前的電感耦合等離子發射光譜法，具有分析速度快，分析準確率高且同時滿足環境保護的理念，是目前比較先進且合適的分析方法。通過將其進行廣泛的應用，能夠為提高我國磷礦石的利用率，從而滿足社會發展需求。