一种测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐含量的方法
【专利摘要】本发明公开了一种测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐含量的方法，包括：配制含有镧、铈、镨、钕、钐的标准溶液、配制铑内标溶液、配制溶解有高纯铁样品的空白试样、配制溶解有含铁尘泥样品的待测试样；将标准溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，得到浓度校准曲线，再将空白试样溶液、待测试样溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，根据浓度校准曲线，确定镧、铈、镨、钕、钐分别在空白试样和待测试样中的浓度为Ci0和Ci，再根据浓度差值Ci-Ci0计算得到各元素在含铁尘泥待测试样中的含量。具有灵敏度高，测定速度快，操作简便干扰小的特点。
【专利说明】一种测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢铁冶金分析【技术领域】，尤其涉及一种测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、 钐含量的方法。
【背景技术】
[0002] 镧、铈、镨、钕、钐是包头矿中稀土元素的主量。常在选矿、炼钢、炼铁过程中流失进 入尾矿、粉煤灰、铁渣等含铁尘泥中，是炼钢生产中可以回收利用的成分，所以检测含铁尘 泥中稀土含量非常重要。但是，目前含铁尘泥中稀土含量的检测，尤其是针对各稀土元素各 自含量的检测尚无方法。
[0003] 迄今为止测定稀土的方法很多，草酸盐重量法、偶氮氯膦-III光度法，EDTA容量 法，这几种方法只能测定稀土总量，而不能进行分量检测；同时，尽管电感耦合等离子体光 谱法可以测定稀土各分量元素，但是检测下限高、谱线干扰严重。
[0004] 因此，如何快速简便准确地测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐的含量，就成为需要 解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐含量 的方法，用于快速准确的同时测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐各元素的含量，解决目前没 有统一测试方法，测定受限的问题。
[0006] 为了解决上述问题，本发明提出了一种测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐含量的方 法，包括：
[0007] 配制含有镧、铈、镨、钕、钐的标准溶液、配制铑内标溶液、配制溶解有高纯铁样品 的空白试样、配制溶解有含铁尘泥样品的待测试样；
[0008] 将所述标准溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，得到浓度校准曲线，测量 时在线引入铭内标?谷液抑制基体效应；
[0009] 将空白试样溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，测量时在线引入铑内标溶 液抑制基体效应，根据浓度校准曲线，分别测定空白试样中镧、铈、镨、钕、钐的浓度Citl;
[0010] 将待测试样溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，测量时在线引入铑内标溶 液抑制基体效应，根据浓度校准曲线，分别测定待测试样中镧、铈、镨、钕、钐的浓度Ci;
[0011] 根据镧、铈、镨、钕、钐各元素在待测试样和空白试样中的浓度差值Ci-Citl计算得到 各元素在含铁尘泥待测试样中的含量。
[0012] 所述根据镧、铈、镨、钕、钐各元素在待测试样和空白试样中的浓度差值Ci-Citl计算 得到各元素在含铁尘泥待测试样中的含量的步骤，具体根据下式计算：
[0013] ff%= (Ci-Ci0) XVXfX 100/m
[0014] 其中，W为含铁尘泥中元素的质量百分含量；Citl为元素在空白试样溶液中的浓度； Ci为元素在含铁尘泥的待测试样溶液中的浓度；V为待测试样溶液体积；f为配制待测试样 时的稀释倍数;m为配制待测试样时称取的试样质量。
[0015] 所述溶解有高纯铁样品的空白试样采用如下步骤进行配制：
[0016] 称取高纯铁A克于一个酸煮洗净的聚四氟乙烯烧杯中，依次加入硝酸、盐酸、氢氟 酸制成空白样品，将装有空白样品的聚四氟乙烯烧杯置于电热板加热溶解；加入硫酸发烟 剩至赶尽剩余氢氟酸，取下，冷至室温后加入稀王水（水与王水等体积混合），置于电热板 加热溶解盐类，取下，冷至室温后将溶液移入容量瓶中定容。
[0017] 所述溶解有含铁尘泥样品的待测试样采用如下步骤进行配制：
[0018] 称取含铁尘泥样品m克置于酸煮洗净的聚四氟乙烯烧杯中，加入高纯水润湿样品 并将样品摇散，依次加入硝酸、盐酸、氢氟酸制成空白样品，将装有空白样品的聚四氟乙烯 烧杯置于电热板加热溶解；加入硫酸发烟剩至赶尽剩余氢氟酸，取下，冷至室温后加入稀王 水（水与王水等体积混合），置于电热板加热溶解盐类，取下，冷至室温后将溶液移入容量 瓶中定容。
[0019] 本发明的一种所述用于测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐的方法，采用电感耦合等 离子质谱仪检测含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐含量，可以实现同时测定含铁尘泥中镧、铈、 镨、钕、钐含量，同时通过对含铁尘泥样品的多次检验，应用效果良好。
[0020] 由于含铁尘泥中稀土以简单的静电吸附赋存，所以很容易将稀土溶出，加入氢氟 酸溶解硅化合物，加入少量硫酸，利用硫酸沸点高的特点将残余氢氟酸赶尽同时溶解稀土 氟化物；本发明的同时测定的方法，只使用3mL硝酸、9mL盐酸、2mL氢氟酸低温将试样分解 后，加入7mL硫酸（9mol/L)，稀王水（水与王水等体积混合）15mL大大减少了溶剂使用量， 有利于环境保护。
[0021] 进一步地，通过引入铑内标溶液，可以避免基体干扰。本发明的测定方法，具有基 体干扰小，线性范围宽，灵敏度高，操作简便，分析结果准确、可靠的特点。使用本发明的测 定方法对含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐进行测定，能够在4小时内同时测定完成，缩短了样 品处理时间，分析方法的范围可达0. 001?0. 500%。
[0022] 综上所述，本发明的同时测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐含量的方法，具有灵敏 度高，测定速度快，操作简便而且相对于其他方法干扰小的特点，同时有良好的选择性，能 够提供准确数据的低温酸溶解试样。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本发明实施例中测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐的流程图。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步 地详细说明。
[0025] 本发明的测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐含量的方法，采用电感耦合等离子质谱 法不但可以检测稀土分量，而且具有检出限低、谱线简单、能同时测定多元素的特点被广泛 应用于稀土的测定。
[0026] 本发明的一种测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐含量的方法，包括：
[0027] 首先需要分别配制含有镧、铈、镨、钕、钐的标准溶液、配制铑内标溶液、配制溶解 有高纯铁样品的空白试样、配制溶解有含铁尘泥样品的待测试样；
[0028] 之后，利用电感耦合等离子质谱仪对上述标准溶液、空白实验、待测试样进行测 量，先将所述标准溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，得到浓度校准曲线，测量时在 线引入铭内标?谷液抑制基体效应；
[0029] 将空白试样溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，测量时在线引入铑内标溶 液抑制基体效应，根据浓度校准曲线，分别测定空白试样中镧、铈、镨、钕、钐的浓度Citl;
[0030] 将待测试样溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，测量时在线引入铑内标溶 液抑制基体效应，根据浓度校准曲线，分别测定待测试样中镧、铈、镨、钕、钐的浓度Ci;
[0031] 最后根据镧、铈、镨、钕、钐各元素在待测试样和空白试样中的浓度差值Ci-Citl计算 得到各元素在含铁尘泥待测试样中的含量；具体根据下式计算：
[0032] ff%= (Ci-Ci0) XVXfX 100/m
[0033] 其中，W为含铁尘泥中元素的质量百分含量；Citl为元素在空白试样溶液中的浓度； Ci为元素在含铁尘泥的待测试样溶液中的浓度；V为待测试样溶液体积；f为配制待测试样 时的稀释倍数;m为配制待测试样时称取的试样质量。
[0034] 如图1所示，给出了测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐的流程图，具体测定流程包 括：
[0035] 步骤101，配制含有等量镧、铈、镨、钕、钐的标准溶液；
[0036] 具体地，根据待测的含铁尘泥的样品中镧、铈、镨、钕、钐的浓度，分别吸取5mL镧、 铈、镨、钕、钐的单元素标准溶液（浓度为1000μg/mL)至500mL塑料容量瓶中，用2%硝酸 水溶液稀释、定容配制成10μg/mL混合标液；吸取10μg/mL混合标液IOmL至IOOmL塑料 容量瓶中，用2%硝酸水溶液稀释、定容配制成1μg/mL混合标液；
[0037]分别吸取 1μg/mL混合标液OmL，0. 5mL，2.OmL，5.OmL，10.OmL，20.OmL于IOOmL塑 料容量中，用2%硝酸水溶液定容后配制一系列不同浓度的标准溶液，浓度分别为Oug/L、 5. 0ug/L、20. 0ug/L、50. 0ug/L、100. 0ug/L、200. 0ug/L。
[0038] 步骤102,配制铑内标溶液；
[0039] 吸取5mL铑的单元素标准溶液（1000μg/mL)至500mL塑料容量瓶中，用2%硝酸 水溶液稀释、定容配制成10μg/mL铑标液；吸取10μg/mL铑标液2mL至IOOOmL塑料容量 瓶中，用2%硝酸水溶液稀释、定容配制成20μg/L铑内标标液。
[0040] 步骤103,配制?谷解有尚纯铁样品的空白试样；
[0041] 称取高纯铁0. 030g于一个酸煮洗净的聚四氟乙稀烧杯中，依次加入3mL硝酸、9mL 盐酸、2mL氢氟酸制成空白样品，将装有空白样品的聚四氟乙烯烧杯置于电热板加热溶解； 加入7mL硫酸（9mol/L)发烟剩至2mL，赶尽剩余氢氟酸，取下，冷至室温后加入稀王水（水 与王水等体积混合）15mL，置于电热板加热溶解盐类，取下，冷至室温后将溶液移入250mL 容量瓶中定容。
[0042] 步骤104,配制溶解有含铁尘泥样品的待测试样；
[0043] 称取质量m= 0.IOOg的含铁尘泥样品，置于酸煮洗净的聚四氟乙烯烧杯中，加入 3mL高纯水润湿样品并将样品摇散，依次加入3mL硝酸、9mL盐酸、2mL氢氟酸；将装有含铁 尘泥样品的聚四氟乙烯烧杯置于电热板加热溶解；加入7mL硫酸（9mol/L)发烟剩至2mL， 赶尽剩余氢氟酸，取下，冷至室温后加入稀王水（水与王水等体积混合）15mL，置于电热板 加热溶解盐类，取下，冷至室温后将溶液移入250mL容量瓶中定容。
[0044] 进一步地，在上述步骤103和步骤104中，若样品中镧、铺、镨、钕、钐的质量分数> 0. 05%时，移取25mL样品溶液于250mL塑料容量瓶中定容，得到含铁尘泥的待测试样溶液 和空白溶液；若样品中镧、铈、镨、钕、钐的质量分数< 0. 05%时，不用分液。
[0045] 进一步地，在上述步骤101至104中，所述标准溶液的基体与含铁尘泥的待测试样 和所述空白试样的基体一致。
[0046] 步骤105,将步骤101中配制的标准溶液引入电感親合等离子质谱仪进行测量，得 到浓度校准曲线，测量时在线引入铑内标溶液抑制基体效应；
[0047] 具体地，将步骤101中配制的标准溶液引入电感耦合等离子质谱仪，测试时在线 引入步骤102中配制的铑Rhltl3(2〇Ug/L)内标元素抑制基体效应，所选择各元素的同位素分 别为镧La139、铈Ce14°、镨Pr141、钕Nd146、钐Sm147测定待测离子的信号强度，以浓度为横坐标、 离子的信号强度为纵坐标绘制镧La139、铈Ce14°、镨Pr141、钕Nd146、钐Sm147浓度校准曲线。
[0048] 在选定的最佳实验条件下，镧、铈、镨、钕、钐的浓度在0. 5?200μg/L范围内校准 曲线线性良好，镧、铈、镨、钕、钐相关系数r多0. 999。测量镧、铈、镨、钕、钐50μg/L标准溶 液11次，计算其标准偏差，相对标准偏差均小于5. 0%。
[0049] 进一步地，还可以测定该方法的检出限。按实验方法制备11份空白溶液分三次进 行测定，根据IUPAC定义的检出限公式Q= 3Sb/k(Sb为空白的标准偏差，k为相应的校准曲 线斜率）计算得方法检出限为镧0. 252μg/L、铈0. 316μg/L、镨0. 298μg/L、钕0. 631μg/ L、钐 0· 512yg/L。
[0050] 步骤106,将空白试样溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，测量时在线引入 铭内标?谷液抑制基体效应；
[0051] 具体地，空白试样溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，在线引入铑 Rhltl3(2〇Ug/L)做内标元素抑制基体效应，测定待测离子的信号强度；
[0052] 步骤107,将待测试样溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，测量时在线引入 铭内标?谷液抑制基体效应；
[0053] 具体地，将含铁尘泥的待测试样溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，在线 弓丨入铑Rhltl3(20ug/L)做内标元素抑制基体效应，测定待测离子的信号强度；
[0054] 步骤108 :根据浓度校准曲线，分别测定空白试样中镧、铺、镨、钕、钐的浓度Citl、测 定待测试样中镧、铈、镨、钕、钐的浓度Ci,根据各元素浓度差值计算得到镧、铈、镨、钕、钐元 素的含量；
[0055] 具体地，根据已知浓度的镧La139、铈Ce14°、镨Pr141、钕Nd146、钐Sm147标准溶液浓度 校准曲线，求出空白试样溶液中镧、铈、镨、钕、钐各自的浓度Citl、求出含铁尘泥的待测试样 溶液中镧、铈、镨、钕、钐各自的浓度Ci;
[0056] 再根据待测试样和空白试样中镧、铈、镨、钕、钐的浓度差按下式计算得到镧、铈、 镨、钕、钐各自的含量值W:
[0057] ff%= (Ci-Ci0) *V*f*100/m
[0058]式中：
[0059] W-含铁尘泥中元素的质量百分含量；
[0060] Cci-元素在待测空白溶液中浓度，ug/L ;
[0061 ] Ci-元素在待测的含铁尘泥样品的浓度，ug/L;
[0062] V-待测溶液体积，L;
[0063] f_稀释倍数；
[0064] m-称取试样质量，g;
[0065] 本方法检测范围：0· OOlat?0· 500at%。
[0066] 在上述步骤101至108的测试中所用试剂优选的包括：
[0067] 硝酸：优级纯；
[0068] 氢氟酸：优级纯；
[0069] 盐酸：优级纯；
[0070] 王水：盐酸与硝酸体积比=3 :1 ;
[0071] 稀王水：水与王水等体积混合；
[0072] 硫酸水溶液：优级纯的硫酸：水等体积混合后为9mol/L ;
[0073] 镧、铈、镨、钕、钐单元素标准溶液：浓度为1000μg/mL，来源于国家标准物质中 心；
[0074] 铑单元素标准溶液：浓度为1000μg/mL，来源于国家标准物质中心；
[0075] 氩气：氩气纯度^ 99. 996%。
[0076] 所述测定镧、铈、镨、钕、钐各自的含量的过程中，需要采用电感耦合等离子质谱仪 对标准溶液、空白试样、待测试样溶液进行测量，在测量之前需要调节电感耦合等离子质谱 仪的工作参数，采用调谐液对仪器状态参数进行优化，直至满足仪器测量时的状态参数要 求；
[0077] 电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS)分析过程中，高频发射功率、载气流量、离子透 镜电压直接影响仪器测定的灵敏度和精密度，所以每次测定时都要用调谐液对仪器参数进 行优化，使灵敏度：In(115)多200, 000cps(10ug/L)、信噪比220背景值< 30cps、氧化物产 率CeO/Ce< 3. 0 %、Ba++/Ba+< 3. 0 %。
[0078] 优选电感耦合等离子质谱仪型号为PE公司ELAN9000时，仪器工作参数如下表1 所示：
[0079] 表1 :电感耦合等离子质谱仪的工作参数
[0080]
【权利要求】
1. 一种测定含铁尘泥中镧、铈、镨、钕、钐含量的方法，其特征在于，包括： 配制含有镧、铈、镨、钕、钐的标准溶液、配制铑内标溶液、配制溶解有高纯铁样品的空 白试样、配制溶解有含铁尘泥样品的待测试样； 将所述标准溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，得到浓度校准曲线，测量时在 线引入铭内标洛液抑制基体效应； 将空白试样溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，测量时在线引入铑内标溶液抑 制基体效应，根据浓度校准曲线，分别测定空白试样中镧、铈、镨、钕、钐的浓度ci(l; 将待测试样溶液引入电感耦合等离子质谱仪进行测量，测量时在线引入铑内标溶液抑 制基体效应，根据浓度校准曲线，分别测定待测试样中镧、铈、镨、钕、钐的浓度ci; 根据镧、铈、镨、钕、钐各元素在待测试样和空白试样中的浓度差值Ci-C^计算得到各元 素在含铁尘泥待测试样中的含量。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据镧、铈、镨、钕、钐各元素在待测试 样和空白试样中的浓度差值计算得到各元素在含铁尘泥待测试样中的含量的步骤， 具体根据下式计算： ff%= (Cj-Cio) XVXfX 100/m 其中，W为含铁尘泥中元素的质量百分含量；Ci(l为元素在空白试样溶液中的浓度；(^为 元素在含铁尘泥的待测试样溶液中的浓度；V为待测试样溶液体积；f为配制待测试样时的 稀释倍数;m为配制待测试样时称取的试样质量。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述溶解有高纯铁样品的空白试样采用 如下步骤进行配制： 称取高纯铁A克于一个酸煮洗净的聚四氟乙烯烧杯中，依次加入硝酸、盐酸、氢氟酸制 成空白样品，将装有空白样品的聚四氟乙烯烧杯置于电热板加热溶解；加入硫酸发烟剩至 赶尽剩余氢氟酸，取下，冷至室温后加入稀王水（水与王水等体积混合），置于电热板加热 溶解盐类，取下，冷至室温后将溶液移入容量瓶中定容。
4. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述溶解有含铁尘泥样品的待测试样采 用如下步骤进行配制： 称取含铁尘泥样品m克置于酸煮洗净的聚四氟乙烯烧杯中，加入高纯水润湿样品并将 样品摇散，依次加入硝酸、盐酸、氢氟酸制成空白样品，将装有空白样品的聚四氟乙烯烧杯 置于电热板加热溶解；加入硫酸发烟剩至赶尽剩余氢氟酸，取下，冷至室温后加入稀王水 (水与王水等体积混合），置于电热板加热溶解盐类，取下，冷至室温后将溶液移入容量瓶 中定容。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述电感耦合等离子质谱仪的型号为PE公司ELAN9000型，工作参数包括：射频功率 1300W，冷却气流量15L/分钟，雾化气流量0. 97L/分钟，辅助气流量1. 2L/分钟，检测器 电压为负2200V，蠕动泵进样，跳峰方式采样，重复次数为3次，透镜电压7. 5V，进样速度 1. OmL/ 分钟。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配制铑内标溶液的步骤具体包括： 吸取5mL铑的浓度为1000 y g/mL的单元素标准溶液至500mL塑料容量瓶中，用2%硝 酸水溶液稀释、定容配制成10 U g/mL铭标液；吸取10 y g/mL铭标液2mL至lOOOmL塑料容 量瓶中，用2%硝酸水溶液稀释、定容配制成20 y g/L铑内标标液。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配制含有等量镧、铈、镨、钕、钐的标准 溶液的步骤具体包括： 分别吸取5mL镧、铈、镨、钕、钐的浓度为1000 y g/mL的单元素标准溶液至500mL塑料 容量瓶中，用2%硝酸水溶液稀释、定容配制成10 y g/mL混合标液；吸取10 y g/mL混合标 液10mL至100mL塑料容量瓶中，用2%硝酸水溶液稀释、定容配制成1 y g/mL混合标液； 分别吸取 1 U g/mL 混合标液 OmL，0? 5mL，2. OmL，5. OmL，10. OmL，20. OmL 于 100mL 塑 料容量中，用2%硝酸水溶液定容后配制一系列不同浓度的标准溶液，浓度分别为Oug/L、 5. 0ug/L、20. 0ug/L、50. 0ug/L、100. 0ug/L、200. 0ug/L。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准溶液的基体与含铁尘泥的待测试 样和所述空白试样的基体一致。
9. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述配制溶解有高纯铁样品的空白试样具 体为： 称取高纯铁0. 030g于一个酸煮洗净的聚四氟乙烯烧杯中，依次加入3mL硝酸、9mL盐 酸、2mL氢氟酸制成空白样品，将装有空白样品的聚四氟乙烯烧杯置于电热板加热溶解；加 入7mL浓度为9mo 1/L的硫酸发烟剩至2mL，赶尽剩余氢氟酸，取下，冷至室温后加入体积比 为1 :1的稀王水15mL，置于电热板加热溶解盐类，取下，冷至室温后将溶液移入250mL容量 瓶中定容。
10. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述配制溶解有含铁尘泥样品的待测试样 的步骤具体为： 称取质量m = 0. 100g的含铁尘泥样品，置于酸煮洗净的聚四氟乙烯烧杯中，加入3mL 高纯水润湿样品并将样品摇散，依次加入3mL硝酸、9mL盐酸、2mL氢氟酸；将装有含铁尘泥 样品的聚四氟乙烯烧杯置于电热板加热溶解；加入7mL浓度为9mo 1/L的硫酸发烟剩至 2mL，赶尽剩余氢氟酸，取下，冷至室温后加入体积比为1 :1的稀王水15mL，置于电热板加热 溶解盐类，取下，冷至室温后将溶液移入250mL容量瓶中定容。
【文档编号】G01N27/62GK104483375SQ201410786906
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】卢艳蓉 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司