電感耦合等離子體光譜法測定磷尾礦浸出磷時防堵塞方法研究

張江坤，甘海軒，彭 樺，余慧茹，史 鑫

（云南磷化集團磷資源開發利用工程技術研究中心，云南 昆明 650600）

磷尾礦中浸出磷多用電感耦合等離子體光譜法（ICP-AES）測定［1-2］，該方法具有簡單、快捷的特點，特別適合工業大批量分析。但由于磷尾礦中鈣、鎂含量高（鈣、鎂質量分數有時高達60%），用ICP-AES法測定時，鈣鹽、鎂鹽容易富集堵塞霧化器和噴嘴，造成分析結果波動較大。筆者通過在弱酸性環境中，加入乙二醇二乙醚二胺四乙酸（EGTA）溶液，使待測液中鈣、鎂離子部分或全部以可溶性離子存在，達到減少堵塞、重現性好的目的。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

在弱酸性環境中，加入EGTA 溶液，利用EGTA 能與鈣、鎂離子形成可溶性螯合物的特性，使溶液中鈣、鎂離子部分或全部以可溶性離子存在，抑制鈣、鎂含量高的硬水引起的結晶效應（水垢），能大大減少或完全避免不溶性無機鹽的沉淀，有效地避免其沉淀于機器部件上堵塞霧化器和噴嘴。

1.2 主要儀器和試劑

主要儀器：電感耦合等離子體光譜儀，型號為iCAP7400 Radial MFC，由Thermo公司生產。

浸提劑：去離子水（符合GB/T 6682—2008二級水及以上要求）；硝酸溶液，1+1（體積比）；乙二醇二乙醚二胺四乙酸（EGTA）溶液（70 g/L），稱取EGTA 7 g溶解于30 mL水中，滴加氫氧化鈉溶液（200 g/L） 至完全溶解后，用水稀釋至100 mL，搖勻；磷標準溶液，1 000 μg/mL；濃鹽酸。

1.3 儀器參考測試條件

觀察方式為垂直觀測，發射功率為1 150 W，載氣流量為0.5 L/min，霧化器氣體流量為0.5 L/min，波長為178.287 nm，冷卻氣流量為12 L/min［3-5］。

1.4 標準曲線繪制

準確分取一定體積的磷標準溶液于50 mL容量瓶中，加入5 滴硝酸溶液搖勻，再加入EGTA 溶液10 mL搖勻，用KOH調節至試液呈弱酸性，定容至50 mL。配制P質量濃度為0、25、50、100 mg/L 的溶液，用ICP-AES測定。

1.5 試樣制備

將試樣105 ℃烘干2 h（或微波快速干燥）［6-8］，粉碎后通過125 μm 實驗篩，然后置于干燥器中冷卻至室溫。

稱取干基試樣20 g（精確至0.000 1 g），置于500 mL 三角燒瓶內，準確加入200 mL 水，用封口膜封好瓶口后，垂直固定在水平振蕩裝置上，在振蕩頻率為180次/min、溫度25 ℃下振蕩8 h，取出后靜置16 h。然后在真空過濾裝置上裝好水系濾膜（0.45 μm），過濾并收集浸出液，保存備用。

1.6 分析步驟

吸取試樣溶液5.0 mL，置于50 mL 容量瓶中，同時做空白實驗。加入5滴硝酸溶液搖勻，再加入EGTA 溶液10 mL，搖勻，用KOH 溶液調節試液呈弱酸性（用pH 試紙檢驗），定容至50 mL，用雙層慢速濾紙過濾后，用ICP-AES測定。

1.7 分析結果

磷質量分數按式（1）計算。

2 結果與討論

2.1 樣品稀釋倍數實驗

選取經處理后的6個樣品試液，按照上述步驟分別做稀釋倍數實驗，實驗結果見表1。

通過表1 看出，稀釋倍數對實驗結果影響較大，10 倍稀釋倍數時結果出現了未檢出現象，本實驗采取5倍稀釋倍數進行。

表1 稀釋倍數實驗結果 mg/L

2.2 KOH添加量對測定結果的影響

不同樣品浸取后浸出液pH 各有不同，需添加酸或堿調節pH 以保障霧化效果，部分樣品需要添加大量的KOH 進行調節。針對此情況進行了不同KOH 添加量實驗，考察其對測定結果的影響，結果見表2。

表2 KOH添加量對測定結果的影響

由表2可以看出，KOH添加量對測定結果并無影響。

2.3 方法檢出限

選取一個低含量樣品進行11 次測試，計算出標準偏差，以3 倍標準偏差計算檢出限為0.03 μg/g，以10 倍標準偏差計算檢測下限為0.10 μg/g，結果見表3。

表3 方法線性范圍、檢出限、檢測下限

2.4 精密度實驗

隨機選取2個樣品，按1.5節步驟制備5個樣品進行測定，驗證其精密度。實驗結果如表4所示。

表4 精密度實驗結果

從表4分析結果看出，5次分析結果RSD＜2%，具有很好的重現性，滿足分析要求。

2.5 準確度實驗

隨機選取2 個樣品，加入P 標準溶液，進行加標回收率實驗。實驗結果如表5所示。

表5 準確度實驗結果

由表5 可知，該方法加標回收率在98.2%～105.0%，參考GB/T 27417—2017《合格評定 化學分析方法確認和驗證指南》中方法回收率范圍90%～110%，方法準確度滿足要求，檢測結果可靠。

3 結論

利用EGTA能與鈣、鎂離子生成可溶性螯合物的特性，達到減少ICP-AES法則定磷尾礦浸出液中磷時霧化器及噴嘴堵塞、結果重現性好的目的，5次測定相對標準偏差RSD＜2%，加標回收率在98.2%～105.0%，檢出限低，方法準確度滿足GB/T 27417—2017 要求。該方法簡單、可靠、快速、易于推廣，適合用于大批量檢測。