一種微波消解-icp-aes快速同時測定鉻鐵礦中六元素含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通過微波消解?ICP?AES快速同時測定鉻鐵礦中六元素含量的方法，采用鹽酸、硝酸和硫酸為消解劑通過微波消解前處理試樣，為校正物理干擾和電離干擾，分別用Y242.220水平低波校正Si、Mg、Fe和Y371.030水平高波校正Al、Ca、Cr，并采用內(nèi)標(biāo)混合管在線加入以確保準(zhǔn)確而穩(wěn)定的流量。在ICP儀上建立方法，通過標(biāo)準(zhǔn)曲法線計算樣品中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe、Cr2O3元素含量，用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗證了方法的精密度、準(zhǔn)確度和回收率。本方法樣品前處理簡單，避免了試樣分解過程中元素的損失和沾污，建立的方法快速、準(zhǔn)確、可靠，解決了現(xiàn)有鉻鐵礦中六元素同時測定過程方法單一、操作繁瑣、復(fù)雜、周期冗長，準(zhǔn)確性差的問題，為鉻鐵礦中六元素含量的檢測分析提供了新的借鑒和參考。
【專利說明】
-種微波消解-1CP-AES快速同時測定銘鐵礦中六元素含量的 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種銘鐵礦中六元素的快速檢測方法，尤其設(shè)及一種使用微波消解- 電感禪合-等離子發(fā)射光譜(ICP-AES)快速同時測定銘鐵礦中六元素含量的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 銘鐵礦是冶金與化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用極其廣泛的礦物原。銘鐵礦在冶金工業(yè)中可制備 銘鐵，從而進(jìn)一步制備含銘鋼。在化學(xué)工業(yè)中，銘鐵礦是絕大多數(shù)銘化合物的原料，可制備 重銘酸鋼等等。銘鐵礦還可用作生產(chǎn)耐火材料，用銘鐵礦制成的耐火銘磚幾乎是中性的，在 高溫下能同時耐酸與耐堿的腐蝕。銘鐵礦的成分對于其應(yīng)用具有決定性的影響，所W準(zhǔn)確 分析銘鐵礦中各元素的含量(尤其是主元素 Si化、412〇3、化〇、1旨0、化、化2〇3)具有重要意義。
[0003] 銘鐵礦是典型的難分解礦樣，目前國內(nèi)外文獻(xiàn)設(shè)及到銘鐵礦通用的方法有烙融分 解、酸溶分解法，堿半烙ICP測定法，運些過程操作繁榮復(fù)雜，易導(dǎo)致試樣揮發(fā)損失。耶鄰鋼 鐵集團(tuán)公司技術(shù)中屯、采用一種X射線巧光光譜法對銘鐵礦中多元素進(jìn)行測定，但應(yīng)用到不 同牌號的銘鐵礦中時，高銘含量的銘鐵礦不易脫模，玻璃烙片易碎裂且難W充分溶解，誤差 較大，不利于實際應(yīng)用。中國科學(xué)院過程工程研究所綠色過程與工程院重點實驗室采用 ICP-AES法對銘鐵礦中多元素進(jìn)行測定，用堿烙浸取進(jìn)行前處理，時間周期長易導(dǎo)致試樣損 失沾污，且分解試樣所用的碳酸鋼和四棚酸鋼產(chǎn)生的鹽類物質(zhì)會導(dǎo)致儀器背景偏高，影響 空白値，長期使用更易使霧化器堵塞，另外尾錐上積累的鹽類物質(zhì)會影響儀器的長期穩(wěn)定 性，減少儀器壽命，提高維護(hù)費用。微波消解則采用直接的體加熱方式，加熱快、升溫高，消 解能力強(qiáng)，大大縮短了溶樣時間，消耗酸溶劑少，空白值低，采用微波消解與ICP相結(jié)合可有 效節(jié)省電的消耗，降低分析成本。
[0004] 綜上所述，由于銘鐵礦中銘含量高低不等給試樣前處理帶來困難，而使用其它方 法存在分解不充分和準(zhǔn)確度不高的問題。由此可見，目前尚未有一種試樣處理簡單又快速 準(zhǔn)確同時測定銘鐵礦中六元素成分的方法產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種試樣處理簡單、分析結(jié) 果準(zhǔn)確的快速同時測定銘鐵礦中六元素含量的檢測方法。
[0006] 本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種微波消解-ICP-AES快速同時測定 銘鐵礦中六元素含量的方法，包括如下步驟：
[0007] (1)準(zhǔn)確稱取試樣0.1 g,精確至0.1 mg，置于TFM消解罐內(nèi)，放入HTC安全罩中，用超 純水潤濕，依次加入5mL濃硝酸、SmL濃鹽酸和ImL濃硫酸，輕輕搖動溶液5-10分鐘，使部分氣 體跑出，蓋上TFM蓋和安全彈黃片，用力矩扳手上緊蓋子，放入微波腔體，接上溫度傳感器， 同時隨同制備的空白樣品，放入微波消解儀中進(jìn)行消解；消解程序結(jié)束后，冷卻至30°C W 下，將消解液轉(zhuǎn)移至IOOmL石英容量瓶中，用超純水少量多次清洗內(nèi)蓋和消解內(nèi)罐，洗液合 并轉(zhuǎn)移至石英容量瓶中，用超純水定容至刻度，搖勻，靜置;再用移液管移取IOmL至IOOmL容 量瓶中，稀釋至刻度，搖勻，靜置，制備成待測液；
[000引（2)標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：W5wt%的硝酸溶液逐步稀釋1000 iig/血Y(錠)至化g/mL作為內(nèi) 標(biāo)液，再W5wt%的硝酸溶液分別稀釋51、41、化、1旨少6、吐標(biāo)準(zhǔn)儲備液至10化旨/11114寺用；^ 消解液為基體將Si、Al、化、Mg Je、Cr元素配成混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，混合標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度iig/血分別 為：Si02:6.42、12.84、19.25、25.67、32.09;Al203:3.78、7.56、11.34、15.12、18.90;CaO: 0.56、0.84、1.12、1.40、1.68;Mg0:4.97、9.95、16.58、23.21、29.85;Fe:5.0、10.0、15.0、 20.0、30.0;化203:11.69、20.46、29.23、38.00、52.61。；
[0009] (3)開啟ICP，待儀器各指標(biāo)符合要求并點火穩(wěn)定半小時后，依照ICP的工作條件建 立樣品的分析方法，調(diào)整內(nèi)標(biāo)與樣品兩累夾的壓力，采用內(nèi)標(biāo)混合管在線加入W確保準(zhǔn)確 而穩(wěn)定的流量，按順序依次測定空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測液，W濃度值為橫坐標(biāo)，強(qiáng)度值 為縱坐標(biāo)擬合線性曲線，計算銘鐵礦中Si化、A12化、化0、MgO Je、化地3元素含量。
[0010] 優(yōu)選地，步驟（1)的微波消解是在微波消解儀上進(jìn)行的，消解作業(yè)參數(shù):消解功率 600W，壓力SOOpsi,爬升時間25min，保持時間30min，溫度210°C。
[0011] 作為優(yōu)選，步驟（3)中電感禪合等離子體發(fā)射光譜儀工作條件具體為：RF功率： 1150￥、輔助氣流:0.517111111、霧化器氣體流量:0.717111111、冷卻氣流量：1化/111111、沖洗累速 lOOrpm、分析累速 50rpm，分析元素波長分別為：Si250.690nm、A1396.15 化m、Ca318.128nm、 1邑202.582醒少6238.204醒、化357.86911111，內(nèi)標(biāo)元素波長：￥242.220、￥371.030。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明先是采用微波消解前處理方法，運樣 可W使樣品能夠快速分解，減少了檢測時間，提高工作效率，且微波消解的試劑用量少，有 利于減少化學(xué)試劑對環(huán)境的污染;再結(jié)合電感禪合等離子發(fā)射光譜儀(ICP)，從而能夠同時 快速檢測多種大小含量不等的元素，且具有檢出限低、檢測范圍寬等優(yōu)點。
[0013] 本發(fā)明快速、簡單，可W高效、準(zhǔn)確的檢測出銘鐵礦中六元素的含量，能很好的滿 足不同牌號銘鐵礦中各元素含量的分析要求，為銘鐵礦中六元素含量的檢測分析提供了新 的借鑒和參考。
【具體實施方式】
[0014] W下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0015] 通過微波消解-ICP-AES快速同時測定銘鐵礦中六元素含量的方法，所述方法包括 如下步驟：
[0016] 實驗所用設(shè)備:美國化ermo Fisher6500Duo全譜直讀電感禪合等離子體發(fā)射光譜 儀;美國CEM Mars6微波消解儀;德國賽多利斯電子天平
[0017] 實驗所用試劑:硝酸(優(yōu)級純）；鹽酸(優(yōu)級純）；硫酸(優(yōu)級純）；超純水（自制）；標(biāo)準(zhǔn) 儲備液:51、41、〔曰、1旨、。6、吐的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液由國家鋼鐵研究總院提供，除51的濃度值為 500yg/mL外，其它的濃度值均為1 OOOiig/mL。
[0018] 為驗證本發(fā)明方法測定結(jié)果的準(zhǔn)備性，選取已知含量的編號為GS抓33001-94的標(biāo) 準(zhǔn)銘鐵礦樣品作為第一組樣品，取樣數(shù)量為2個，標(biāo)記為實例1、2;選取已知含量的編號為 GSBD3301.2-94的標(biāo)準(zhǔn)銘鐵礦樣品作為第二組樣品，取樣數(shù)量為2個，標(biāo)記為實例3、4。
[0019] 實例1~4的銘鐵礦標(biāo)準(zhǔn)樣品中六元素的測定方法包括W下步驟：
[0020] (I)試樣分解:準(zhǔn)確稱取銘鐵礦標(biāo)準(zhǔn)樣品o.lg，精確至O.lmg，置于TFM消解罐內(nèi)，放 入HTC安全罩中，用少量超純水潤濕，依次加入5mL濃硝酸、SmL濃鹽酸和ImL濃硫酸，輕輕搖 動溶液，使其部分氣體跑出巧-10分鐘），蓋上TFM蓋和安全彈黃片，用力矩扳手上緊蓋子，放 入微波腔體中，接上溫度傳感器，同時隨同制備空白樣品，放入微波消解儀中進(jìn)行消解。消 解程序(見表1)結(jié)束后，冷卻至30°C W下，將消解液轉(zhuǎn)移至IOOmL石英容量瓶中，用超純水少 量多次清洗內(nèi)蓋和消解內(nèi)罐，洗液合并轉(zhuǎn)移至石英容量瓶中，用超純水定容至刻度，搖勻， 靜置;再用移液管移取IOmL至IOOmL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻，靜置，制備成待測液。
[0021] 表1微波消解程序 [00??!
[0023] (2)標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線配制：W5wt%
的硝酸溶液逐步稀釋lOOOiig/mLY(錠)至化g/ mL作為內(nèi)標(biāo)液，再W 5wt %的硝酸溶液分別稀釋Si、Al、化、Mg、Fe、Cr標(biāo)準(zhǔn)儲備液至10化g/mL 待用。W消解液為基體將51、41、化、1旨、。6、吐元素配成混合標(biāo)準(zhǔn)溶液?；旌蠘?biāo)準(zhǔn)溶液濃度見 表2。
[0024] 表2標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中各元素濃度(iig/mU
[0025]
[0026] ICP六元素測定
[0027] 優(yōu)化儀器參數(shù)，使儀器處于最佳狀態(tài):RF功率：1150W、輔助氣流:0.5L/min、霧化器 氣體流量：〇.71/111；[]1、冷卻氣流量：121/111；[]1、沖洗累速100巧111、分析累速50巧111，選取 Si250.690nm、A1396.152皿、化318.128nm、Mg202.582nm、Fe238.204nm、Cr357.869nm 為分析 譜線波長，為校正物理干擾和電離干擾，分別用Y242.220水平低波校正Si、Mg、Fe和 Y371.030水平高波校正Al、Ca、化。建立分析方法，優(yōu)化好兩個累夾（內(nèi)標(biāo)與樣品）的壓力，用 內(nèi)標(biāo)混合管在線加入W確保準(zhǔn)確而穩(wěn)定的流量，按順序依次測定空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)溶液和試 液，W濃度值為橫坐標(biāo)，強(qiáng)度值為縱坐標(biāo)擬合標(biāo)準(zhǔn)線性曲線，計算銘鐵礦中Si化、Al2〇3、化0、 MgO、化2〇3、化元素含量。
[0028] 線性關(guān)系和檢出限:六元素的相關(guān)系數(shù)和檢出限見表3。
[0029] 表3六元素相關(guān)系數(shù)和檢出限
[0030]
[0031 ]精密度和準(zhǔn)確度：W實例1~4的銘鐵礦標(biāo)準(zhǔn)樣品驗證方法的準(zhǔn)確度，結(jié)果見表4。 [0032] 表4精密度和準(zhǔn)確度(n = 8)
[0035] 回收率:W實例1~4的銘鐵礦標(biāo)準(zhǔn)樣品做加標(biāo)回收試驗，結(jié)果見表5。[0036] 表巧日標(biāo)回收試驗
[firml
[
[00；3 引
[0039] 試驗結(jié)果：51〇2、412〇3、化〇、1旨0、化2〇3^66個元素測定后分別所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線， 線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)為0.9991~0.9999。本方法的檢出限為0.002~0.020 %，精密度均 <5wt %，回收率為95.5wt %~104.6 %，說明本發(fā)明方法精密度高，測定結(jié)果穩(wěn)定可靠，能 夠快速準(zhǔn)確檢測銘鐵礦中Si化、Ah化、化〇、MgO、化2化、Fe含量。
[0040] 除上述實施例外，本發(fā)明還包括有其他實施方式，凡采用等同變換或者等效替換 方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種微波消解-ICP-AES快速同時測定鉻鐵礦中六元素含量的方法，其特征在于:包 括如下步驟： (1) 準(zhǔn)確稱取試樣0. lg，精確至0. lmg，置于TFM消解罐內(nèi)，放入HTC安全罩中，用超純水 潤濕，依次加入5mL濃硝酸、8mL濃鹽酸和lmL濃硫酸，搖動溶液5-10分鐘，使部分氣體跑出， 蓋上TFM蓋和安全彈簧片，用力矩扳手上緊蓋子，放入微波腔體，接上溫度傳感器，同時隨同 制備的空白樣品，放入微波消解儀中進(jìn)行消解;消解程序結(jié)束后，冷卻至30°C以下，將消解 液轉(zhuǎn)移至l〇〇mL石英容量瓶中，用超純水少量多次清洗內(nèi)蓋和消解內(nèi)罐，洗液合并轉(zhuǎn)移至石 英容量瓶中，用超純水定容至刻度，搖勻，靜置;再用移液管移取10mL至100mL容量瓶中，稀 釋至刻度，搖勻，靜置，制備成待測液； (2) 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：以5wt%的硝酸溶液逐步稀釋lOOOyg /mLY(紀(jì)）至2yg/mL作為內(nèi)標(biāo) 液，再以5wt%的硝酸溶液分別稀釋51^1、0&、1%及、0標(biāo)準(zhǔn)儲備液至10(^/11114寺用；以消解 液為基體將Si、A1、〇8、]\%、？6、0元素配成混合標(biāo)準(zhǔn)溶液 ； (3) 開啟ICP，待儀器各指標(biāo)符合要求并點火穩(wěn)定半小時后，依照ICP的工作條件建立樣 品的分析方法，調(diào)整內(nèi)標(biāo)與樣品兩栗夾的壓力，采用內(nèi)標(biāo)混合管在線加入以確保準(zhǔn)確而穩(wěn) 定的流量，按順序依次測定空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測液，以濃度值為橫坐標(biāo)，強(qiáng)度值為縱 坐標(biāo)擬合線性曲線，計算鉻鐵礦中Si0 2、Al2〇3、CaO、MgO、Fe、Cr2〇3元素含量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波消解-ICP-AES快速同時測定鉻鐵礦中六元素含量的方 法，其特征在于：步驟（1)的微波消解是在微波消解儀上進(jìn)行的，消解作業(yè)參數(shù)：消解功率 600W，壓力800psi，爬升時間25min，保持時間30min，溫度210°C。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波消解-ICP-AES快速同時測定鉻鐵礦中六元素含量的方 法，其特征在于：步驟（2)中混合標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度yg/mL分別為：Si0 2: 6.42、12.84、19.25、 25.67、32.09;Al2〇3:3.78、7.56、11.34、15.12、18.90 ;CaO:0.56、0.84、l.12、1.40、1.68; Mg0:4.97、9.95、16.58、23.21、29.85;Fe:5.0、10.0、15.0、20.0、30.0 ;Cr203:11.69、20.46、 29·23、38·00、52·61〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波消解-ICP-AES快速同時測定鉻鐵礦中六元素含量的方 法，其特征在于:步驟(3)中電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作條件具體為:RF功率:1150W、 輔助氣流:〇.5L/min、霧化器氣體流量:0.7L/min、冷卻氣流量:12 L/min、沖洗栗速lOOrpm、 分析栗速 50rpm，分析元素波長分別為：Si25(K690nm、A1396· 152 nm、Ca318.128 nm、 Mg202.582nm、Fe238.204 nm、Cr357.869 nm，內(nèi)標(biāo)元素波長：Υ242·220、Υ371·030。
【文檔編號】G01N21/71GK105987896SQ201610583187
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年7月21日
【發(fā)明人】嚴(yán)倩琳, 白云, 許曉紅, 阮小江
【申請人】江蘇泰富興澄特殊鋼有限公司