鉀長石中氧化鉀含量測定方法探析

白 寧

(中國建筑材料工業地質勘查中心內蒙古總隊，內蒙古 呼和浩特 010010)

鉀長石是化學式K[AlSi3O8]的三個同質多象變體正長石、透長石和微斜長石的總稱，在工業上可用于陶瓷原料、玻璃助熔劑、造紙、化工等眾多領域。鉀和鈉為影響其產品質量的主要指標，一般工業品位要求鉀長石中Na2O+K2O≥10%，K2O/Na2O≥2[1-3]，所以氧化鉀含量測定的準確度對地質勘查工作和工業原料利用有著至關重要的作用。在實際樣品檢測過程中，氧化鉀含量優先選用原子吸收法進行測試，但由于標準檢測方法未對單礦種鉀長石中氧化鉀含量的最優測定方法進行推薦，在測試內蒙某礦區鉀長石的氧化鉀含量時，出現了原子吸收法結果系統偏高，復現性差的問題，為了解決這個難題，為客戶出具準確的檢測數據，本文將對目前原子吸收法和火焰光度法使用情況進行詳細的分析和探究，選取一種最適合的檢測方法，為鉀長石礦產勘探工作提供準確的數據。

1 試驗部分

1.1 原子吸收分光光度法[4-6]

1.1.1 樣品前處理

稱取0.2g(精確到0.000 1g)樣品于鉑坩堝中，用 水 潤 濕，加 入0.5mL高 氯 酸(ρ=1.68g/mL)、10mL氫氟酸(ρ=1.15g/mL)，在電熱板上加熱至白煙冒盡，取下冷卻后再加入0.5mL高氯酸(ρ=1.68 g/mL)，在電熱板上蒸發至白煙冒盡，取下冷卻后加入4mL鹽酸(1+1)，10mL水，加熱溶解，冷卻后移入100mL容量瓶定容。

1.1.2 標準曲線

移 取 氧 化 鉀 標 準 溶 液(ρ(K2O)=100.0μg/mL) 0、1、2、3、4、5mL分別置于100mL容量瓶中，加入4mL鹽酸(1+1)，用水稀釋至刻度線搖勻。繪制的標準曲線見圖1。

圖1 原子吸收分光光度法標準曲線

1.1.3 測試部分

在原子吸收分光光度計上，調節儀器工作狀態到最佳，用水調零，依次測試標準系列溶液和樣品溶液。按以下公式計算氧化鉀含量。

式中：m1-從標準系列曲線上(或濃度直讀)所得的待測溶液中氧化鉀的量(μg)；ms-試料質量(g)。

1.1.4 測試結果

稱取GBW03116和GBW03124兩個國家標準物質樣品各10份按照1.1.1步驟進行樣品前處理，按照1.1.3部分進行測試(表1)。兩種標準物質的氧化鉀含量相對誤差偏大，分別為1.98%和4.15%，并且測試結果系統偏高。

表1 標準物質氧化鉀含量測定結果 (單位：%)

1.2 火焰光度法[4-7]

1.2.1 樣品前處理

稱取0.2g(精確到0.000 1g)樣品于聚四氟乙烯坩堝中，用水潤濕，加入0.5mL硫酸(1+1)、10mL氫氟酸(ρ=1.15g/mL)，低溫加熱分解試料，開始冒白煙后升高溫度使煙冒盡，取下冷卻后再加入2mL硝酸(1+1)，15mL水，加熱溶解，冷卻后移入100mL容量瓶定容。

1.2.2 標準曲線

移取氧化鉀標準溶液(ρ(K2O)=100.0μg/mL))0、5、10、15、20、30mL分別置于100mL容量瓶中，加入2mL硝酸(1+1)，用水稀釋至刻度線搖勻。繪制的標準曲線見圖2。

1.2.3 測試部分

在火焰光度計上，調節儀器工作狀態到最佳，依次測試標準系列溶液和樣品溶液。按以下公式計算氧化鉀含量。

式中：m1-從標準系列曲線上(或濃度直讀)所得的待測溶液中氧化鉀的量(μg)；ms-試料質量(g)。

1.2.4 測試結果

稱取GBW03116和GBW03124兩個國家標準物質樣品各10份按照1.2.1步驟進行樣品前處理，按照1.2.3部分進行測試(表2)，兩種標準物質的氧化鉀含量相對誤差分別為0.10%和0.40%，而且不存在系統誤差，滿足測試準確度的要求。

表2 標準物質氧化鉀含量測定結果 (單位：%)

1.3 標準物質測試結果的討論

試驗表明，在對鉀長石樣品的氧化鉀含量測試時，原子吸收法和火焰光度法存在不同的系統誤差，火焰光度法要更適用于鉀長石中氧化鉀含量的測定，存在此類系統誤差的主要原因是由于原子吸收法和火焰光度法的原理和條件不同，可概括為以下兩點。

(1)原子吸收分光光度法是一種吸收法，原子吸收分光光度計的使用較復雜，需調整燈能量、靈敏線、火焰高度、燃氣比等一系列測試條件。火焰提供的激發能高，同時鉀元素的吸光度較高，在測試過程中會出現吸光度超過朗伯—比爾定律標準曲線的線性范圍，自吸現象嚴重的問題；其他元素產生的復雜譜線對鉀元素的譜線產生干擾，分辨率差，讀數不穩定；使用鉑坩堝前處理和高純乙炔氣還會導致成本偏高；如果通過多次稀釋以降低試液濃度測量又會導致所乘系數變大，累積誤差增大。該方法適用于低含量的氧化鉀測試。

(2)火焰光度法是一種發射法，火焰光度計測試條件調節較為簡單，只需注意火焰高度調節、合適的預熱時間等測試條件[8]。火焰所提供的激發能較低，只能激發一部分比較活躍的堿金屬，產生的放射強度較低，譜線簡單，同時可減少試液的稀釋次數，在測定高含量的氧化鉀時，放射強度和濃度的線性關系好，干擾少，分辨率高，示值穩定；火焰光度計響應時間短，測試效率高；使用聚四氟乙烯坩堝前處理和液化石油氣使其成本較低[9-10]。該方法適合高含量的氧化鉀測試。

2 樣品測試結果

內蒙古某礦區鉀長石勘探工作取樣工程包含5個鉆孔，8條槽探共計800件樣品，每個鉆孔隨機取樣2件，每個槽探隨機取樣1件，合計18件樣品，基于對國家標準樣品的測試研究結果，按照上述兩種方法對進行氧化鉀的測試(表3)，對比兩種方法測得的樣品結果分析，原子吸收分光光度計較火焰光度計測試氧化鉀含量的結果要系統偏高，這與國家標準物質測試的情況相符。在此基礎上采用火焰光度法對該礦區全部800件樣品進行了測試，并在每批次(20件)樣品中插入國家標準樣品，及時控制檢測質量，測試過程中超差及時進行復測，800件樣品的分析結果復現性良好，內檢合格率100%，外檢合格率98%，達到工業品位的樣品723件，氧化鉀含量最小值為6.65%，最大值為12.48%，平均值為7.56%，與該礦區的地質普查報告結果相符。

表3 內蒙古某礦區鉀長石氧化鉀含量測定結果

3 結論和討論

(1)測試礦石中氧化鉀含量要注意方法的選擇，驗證方法的準確度，如遇到氧化鉀含量較高的樣品，則選用需用火焰光度法，如遇到氧化鉀含量較低的樣品，則應選擇原子吸收法，避免產生系統誤差，影響測試結果的準確性，本文在經過分析研判后選用火焰光度計對被測樣品進行測試，樣品的檢測結果滿足精度要求，為本次地質勘探工作提供了更準確的數據，更快的測試效率，更好的經濟性。

(2)應注意對國家標準物質的選用，要保證與被測樣品的礦種和含量相一致或盡可能接近，本文中所測樣品的氧化鉀平均含量和兩種標準物質氧化鉀含量接近并處于兩種標準物質氧化鉀含量之間，滿足預期的測試質量控制要求。