一种微波消解-icp-aes快速同时测定铬铁矿中六元素含量的方法
【专利摘要】本发明涉及通过微波消解?ICP?AES快速同时测定铬铁矿中六元素含量的方法，采用盐酸、硝酸和硫酸为消解剂通过微波消解前处理试样，为校正物理干扰和电离干扰，分别用Y242.220水平低波校正Si、Mg、Fe和Y371.030水平高波校正Al、Ca、Cr，并采用内标混合管在线加入以确保准确而稳定的流量。在ICP仪上建立方法，通过标准曲法线计算样品中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe、Cr2O3元素含量，用国家标准物质验证了方法的精密度、准确度和回收率。本方法样品前处理简单，避免了试样分解过程中元素的损失和沾污，建立的方法快速、准确、可靠，解决了现有铬铁矿中六元素同时测定过程方法单一、操作繁琐、复杂、周期冗长，准确性差的问题，为铬铁矿中六元素含量的检测分析提供了新的借鉴和参考。
【专利说明】
-种微波消解-1CP-AES快速同时测定铭铁矿中六元素含量的 方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种铭铁矿中六元素的快速检测方法，尤其设及一种使用微波消解- 电感禪合-等离子发射光谱(ICP-AES)快速同时测定铭铁矿中六元素含量的检测方法。
【背景技术】
[0002] 铭铁矿是冶金与化学工业中应用极其广泛的矿物原。铭铁矿在冶金工业中可制备 铭铁，从而进一步制备含铭钢。在化学工业中，铭铁矿是绝大多数铭化合物的原料，可制备 重铭酸钢等等。铭铁矿还可用作生产耐火材料，用铭铁矿制成的耐火铭砖几乎是中性的，在 高溫下能同时耐酸与耐碱的腐蚀。铭铁矿的成分对于其应用具有决定性的影响，所W准确 分析铭铁矿中各元素的含量(尤其是主元素 Si化、412〇3、化〇、1旨0、化、化2〇3)具有重要意义。
[0003] 铭铁矿是典型的难分解矿样，目前国内外文献设及到铭铁矿通用的方法有烙融分 解、酸溶分解法，碱半烙ICP测定法，运些过程操作繁荣复杂，易导致试样挥发损失。耶鄰钢 铁集团公司技术中屯、采用一种X射线巧光光谱法对铭铁矿中多元素进行测定，但应用到不 同牌号的铭铁矿中时，高铭含量的铭铁矿不易脱模，玻璃烙片易碎裂且难W充分溶解，误差 较大，不利于实际应用。中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程院重点实验室采用 ICP-AES法对铭铁矿中多元素进行测定，用碱烙浸取进行前处理，时间周期长易导致试样损 失沾污，且分解试样所用的碳酸钢和四棚酸钢产生的盐类物质会导致仪器背景偏高，影响 空白値，长期使用更易使雾化器堵塞，另外尾锥上积累的盐类物质会影响仪器的长期稳定 性，减少仪器寿命，提高维护费用。微波消解则采用直接的体加热方式，加热快、升溫高，消 解能力强，大大缩短了溶样时间，消耗酸溶剂少，空白值低，采用微波消解与ICP相结合可有 效节省电的消耗，降低分析成本。
[0004] 综上所述，由于铭铁矿中铭含量高低不等给试样前处理带来困难，而使用其它方 法存在分解不充分和准确度不高的问题。由此可见，目前尚未有一种试样处理简单又快速 准确同时测定铭铁矿中六元素成分的方法产生。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种试样处理简单、分析结 果准确的快速同时测定铭铁矿中六元素含量的检测方法。
[0006] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种微波消解-ICP-AES快速同时测定 铭铁矿中六元素含量的方法，包括如下步骤：
[0007] (1)准确称取试样0.1 g,精确至0.1 mg，置于TFM消解罐内，放入HTC安全罩中，用超 纯水润湿，依次加入5mL浓硝酸、SmL浓盐酸和ImL浓硫酸，轻轻摇动溶液5-10分钟，使部分气 体跑出，盖上TFM盖和安全弹黃片，用力矩扳手上紧盖子，放入微波腔体，接上溫度传感器， 同时随同制备的空白样品，放入微波消解仪中进行消解；消解程序结束后，冷却至30°C W 下，将消解液转移至IOOmL石英容量瓶中，用超纯水少量多次清洗内盖和消解内罐，洗液合 并转移至石英容量瓶中，用超纯水定容至刻度，摇匀，静置;再用移液管移取IOmL至IOOmL容 量瓶中，稀释至刻度，摇匀，静置，制备成待测液；
[000引（2)标准溶液配制：W5wt%的硝酸溶液逐步稀释1000 iig/血Y(锭)至化g/mL作为内 标液，再W5wt%的硝酸溶液分别稀释51、41、化、1旨少6、吐标准储备液至10化旨/11114寺用；^ 消解液为基体将Si、Al、化、Mg Je、Cr元素配成混合标准溶液，混合标准溶液浓度iig/血分别 为：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)开启ICP，待仪器各指标符合要求并点火稳定半小时后，依照ICP的工作条件建 立样品的分析方法，调整内标与样品两累夹的压力，采用内标混合管在线加入W确保准确 而稳定的流量，按顺序依次测定空白溶液、标准溶液和待测液，W浓度值为横坐标，强度值 为纵坐标拟合线性曲线，计算铭铁矿中Si化、A12化、化0、MgO Je、化地3元素含量。
[0010] 优选地，步骤（1)的微波消解是在微波消解仪上进行的，消解作业参数:消解功率 600W，压力SOOpsi,爬升时间25min，保持时间30min，溫度210°C。
[0011] 作为优选，步骤（3)中电感禪合等离子体发射光谱仪工作条件具体为：RF功率： 1150￥、辅助气流:0.517111111、雾化器气体流量:0.717111111、冷却气流量：1化/111111、冲洗累速 lOOrpm、分析累速 50rpm，分析元素波长分别为：Si250.690nm、A1396.15 化m、Ca318.128nm、 1邑202.582醒少6238.204醒、化357.86911111，内标元素波长：￥242.220、￥371.030。
[0012] 与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明先是采用微波消解前处理方法，运样 可W使样品能够快速分解，减少了检测时间，提高工作效率，且微波消解的试剂用量少，有 利于减少化学试剂对环境的污染;再结合电感禪合等离子发射光谱仪(ICP)，从而能够同时 快速检测多种大小含量不等的元素，且具有检出限低、检测范围宽等优点。
[0013] 本发明快速、简单，可W高效、准确的检测出铭铁矿中六元素的含量，能很好的满 足不同牌号铭铁矿中各元素含量的分析要求，为铭铁矿中六元素含量的检测分析提供了新 的借鉴和参考。
【具体实施方式】
[0014] W下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
[0015] 通过微波消解-ICP-AES快速同时测定铭铁矿中六元素含量的方法，所述方法包括 如下步骤：
[0016] 实验所用设备:美国化ermo Fisher6500Duo全谱直读电感禪合等离子体发射光谱 仪;美国CEM Mars6微波消解仪;德国赛多利斯电子天平
[0017] 实验所用试剂:硝酸(优级纯）；盐酸(优级纯）；硫酸(优级纯）；超纯水（自制）；标准 储备液:51、41、〔曰、1旨、。6、吐的标准储备溶液由国家钢铁研究总院提供，除51的浓度值为 500yg/mL外，其它的浓度值均为1 OOOiig/mL。
[0018] 为验证本发明方法测定结果的准备性，选取已知含量的编号为GS抓33001-94的标 准铭铁矿样品作为第一组样品，取样数量为2个，标记为实例1、2;选取已知含量的编号为 GSBD3301.2-94的标准铭铁矿样品作为第二组样品，取样数量为2个，标记为实例3、4。
[0019] 实例1~4的铭铁矿标准样品中六元素的测定方法包括W下步骤：
[0020] (I)试样分解:准确称取铭铁矿标准样品o.lg，精确至O.lmg，置于TFM消解罐内，放 入HTC安全罩中，用少量超纯水润湿，依次加入5mL浓硝酸、SmL浓盐酸和ImL浓硫酸，轻轻摇 动溶液，使其部分气体跑出巧-10分钟），盖上TFM盖和安全弹黃片，用力矩扳手上紧盖子，放 入微波腔体中，接上溫度传感器，同时随同制备空白样品，放入微波消解仪中进行消解。消 解程序(见表1)结束后，冷却至30°C W下，将消解液转移至IOOmL石英容量瓶中，用超纯水少 量多次清洗内盖和消解内罐，洗液合并转移至石英容量瓶中，用超纯水定容至刻度，摇匀， 静置;再用移液管移取IOmL至IOOmL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，静置，制备成待测液。
[0021] 表1微波消解程序 [00??!
[0023] (2)标准溶液工作曲线配制：W5wt%
的硝酸溶液逐步稀释lOOOiig/mLY(锭)至化g/ mL作为内标液，再W 5wt %的硝酸溶液分别稀释Si、Al、化、Mg、Fe、Cr标准储备液至10化g/mL 待用。W消解液为基体将51、41、化、1旨、。6、吐元素配成混合标准溶液。混合标准溶液浓度见 表2。
[0024] 表2标准工作溶液中各元素浓度(iig/mU
[0025]
[0026] ICP六元素测定
[0027] 优化仪器参数，使仪器处于最佳状态:RF功率：1150W、辅助气流:0.5L/min、雾化器 气体流量：〇.71/111；[]1、冷却气流量：121/111；[]1、冲洗累速100巧111、分析累速50巧111，选取 Si250.690nm、A1396.152皿、化318.128nm、Mg202.582nm、Fe238.204nm、Cr357.869nm 为分析 谱线波长，为校正物理干扰和电离干扰，分别用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，优化好两个累夹（内标与样品）的压力，用 内标混合管在线加入W确保准确而稳定的流量，按顺序依次测定空白溶液、标准溶液和试 液，W浓度值为横坐标，强度值为纵坐标拟合标准线性曲线，计算铭铁矿中Si化、Al2〇3、化0、 MgO、化2〇3、化元素含量。
[0028] 线性关系和检出限:六元素的相关系数和检出限见表3。
[0029] 表3六元素相关系数和检出限
[0030]
[0031 ]精密度和准确度：W实例1~4的铭铁矿标准样品验证方法的准确度，结果见表4。 [0032] 表4精密度和准确度(n = 8)
[0035] 回收率:W实例1~4的铭铁矿标准样品做加标回收试验，结果见表5。[0036] 表巧日标回收试验
[firml
[
[00；3 引
[0039] 试验结果：51〇2、412〇3、化〇、1旨0、化2〇3^66个元素测定后分别所对应的标准曲线， 线性关系良好，相关系数为0.9991~0.9999。本方法的检出限为0.002~0.020 %，精密度均 <5wt %，回收率为95.5wt %~104.6 %，说明本发明方法精密度高，测定结果稳定可靠，能 够快速准确检测铭铁矿中Si化、Ah化、化〇、MgO、化2化、Fe含量。
[0040] 除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换 方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种微波消解-ICP-AES快速同时测定铬铁矿中六元素含量的方法，其特征在于:包 括如下步骤： (1) 准确称取试样0. lg，精确至0. lmg，置于TFM消解罐内，放入HTC安全罩中，用超纯水 润湿，依次加入5mL浓硝酸、8mL浓盐酸和lmL浓硫酸，摇动溶液5-10分钟，使部分气体跑出， 盖上TFM盖和安全弹簧片，用力矩扳手上紧盖子，放入微波腔体，接上温度传感器，同时随同 制备的空白样品，放入微波消解仪中进行消解;消解程序结束后，冷却至30°C以下，将消解 液转移至l〇〇mL石英容量瓶中，用超纯水少量多次清洗内盖和消解内罐，洗液合并转移至石 英容量瓶中，用超纯水定容至刻度，摇匀，静置;再用移液管移取10mL至100mL容量瓶中，稀 释至刻度，摇匀，静置，制备成待测液； (2) 标准溶液配制：以5wt%的硝酸溶液逐步稀释lOOOyg /mLY(纪）至2yg/mL作为内标 液，再以5wt%的硝酸溶液分别稀释51^1、0&、1%及、0标准储备液至10(^/11114寺用；以消解 液为基体将Si、A1、〇8、]\%、？6、0元素配成混合标准溶液 ； (3) 开启ICP，待仪器各指标符合要求并点火稳定半小时后，依照ICP的工作条件建立样 品的分析方法，调整内标与样品两栗夹的压力，采用内标混合管在线加入以确保准确而稳 定的流量，按顺序依次测定空白溶液、标准溶液和待测液，以浓度值为横坐标，强度值为纵 坐标拟合线性曲线，计算铬铁矿中Si0 2、Al2〇3、CaO、MgO、Fe、Cr2〇3元素含量。2. 根据权利要求1所述的微波消解-ICP-AES快速同时测定铬铁矿中六元素含量的方 法，其特征在于：步骤（1)的微波消解是在微波消解仪上进行的，消解作业参数：消解功率 600W，压力800psi，爬升时间25min，保持时间30min，温度210°C。3. 根据权利要求1所述的微波消解-ICP-AES快速同时测定铬铁矿中六元素含量的方 法，其特征在于：步骤（2)中混合标准溶液浓度yg/mL分别为：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. 根据权利要求1所述的微波消解-ICP-AES快速同时测定铬铁矿中六元素含量的方 法，其特征在于:步骤(3)中电感耦合等离子体发射光谱仪工作条件具体为:RF功率:1150W、 辅助气流:〇.5L/min、雾化器气体流量:0.7L/min、冷却气流量:12 L/min、冲洗栗速lOOrpm、 分析栗速 50rpm，分析元素波长分别为：Si25(K690nm、A1396· 152 nm、Ca318.128 nm、 Mg202.582nm、Fe238.204 nm、Cr357.869 nm，内标元素波长：Υ242·220、Υ371·030。
【文档编号】G01N21/71GK105987896SQ201610583187
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】严倩琳, 白云, 许晓红, 阮小江
【申请人】江苏泰富兴澄特殊钢有限公司