电感耦合等离子体原子发射光谱法测量萤石中硫含量

张穗忠 李 杰

（武汉钢铁（集团）公司研究院 湖北 武汉：430080）

萤石是冶金行业中常用的原料，对于冶炼用萤石，硫的含量有着严格的要求［1］，对于硫含量较高的萤石矿，必须进行脱硫处理［2］。萤石中硫含量的分析，通常采用管式炉内燃烧后碘酸钾滴定法［3］，也有采用原子吸收光谱法进行测量的［4］。采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP－AES）法测量硫具有操作简便、测量下限低、分析精度高的特点，已用于多种材料硫的测定［5－8］，本文提出用ICP－AES法测量萤石中的硫含量，经标样对照试验，测量结果令人满意，可满足萤石中分析低含量硫的需要。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

（1）仪器：电感耦合等离子发射光谱仪（TJA IRIS ADVANTAGE，美国热电公司）；仪器操作条件见表1。

表1 仪器操作条件

（2）试剂：所用试剂均为优级纯；

（3）硫标准溶液：以硫酸钾配制，100μg／mL。

1.2 实验方法

称取萤石试样1.0000g于200mL聚四氟乙烯烧杯中，以少量水湿润后，加氢氟酸、硝酸、盐酸、高氯酸，加热溶解，继续加热冒烟至近干，稍冷后，用少量水冲洗杯壁，加入5mL盐酸，加热溶解盐类，冷却后，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。随同试样做空白试验。在电感耦合等离子发射光谱仪上测量硫的光谱强度。

2 结果与讨论

2.1 共存元素干扰级光谱分析线的选择

萤石的主要成份为氟化钙和二氧化硅，经氢氟酸和高氯酸处理试样后，溶液中的主要成份为钙离子。本文试验了不同浓度的钙离子对测量硫的影响，结果见表2。

从表2结果可看出，180.73nm处，钙对硫的测量有较大的光谱干扰，而182.03nm和182.62nm两条分析线都不存在钙的光谱干扰，但随着钙离子浓度的增加，硫的光谱强度有所下降，这是由于随着溶液总盐分的增加降低了雾化效率，导致光谱测量强度降低［9］，因此，在配制绘制工作曲线的标准溶液时，应加入与试样中钙离子浓度相近的钙基体。

表2 不同浓度的钙离子对测量的影响

2.2 仪器测量条件的选择

用3μg／mL的硫标准溶液，溶液的酸度为5%的盐酸，蠕动泵转速用120rpm，试验不同的测量条件对测量的影响。

2.2.1 功率

试验不同的激发功率对测量的影响（见表3）。随着激发功率的增大测量到的光谱强度也增大，但功率大于1150W时，测量强度增加不太显著，本文选用1150W。

表3 不同激发功率的光谱强度

2.2.2 雾化压力

采用功率为1150W，试验不同的雾化压力对测量的影响（见表4）。随着雾化压力（psi）的增大测量强度也增大，本文选用35psi。

表4 不同雾化压力的光谱强度

2.3 校准曲线和检出限

以浓度为4mg／mL的钙溶液为基体，配制一系列硫标准溶液，在选定的实验条件和仪器参数下进行测量，182.03nm和182.62nm两条分析谱线在0～500μg／mL均呈良好线性关系，相关系数均大于0.9995。以钙基空白溶液11次测量结果3倍标准偏差为检出限，182.03nm分析谱线的检出限为0.02μg／mL ，182.62nm 分析谱线的检出限为，0.1 μgmL 为较好地测定低含量、微量的硫，本文选择182.03nm分析谱线测量硫。

2.4 试样分解试验

称取萤石试样1.0000g于200mL聚四氟乙烯烧杯中，少量水湿润后，加不同量的氢氟酸、硝酸、盐酸、高氯酸进行试验，试验结果表明各种酸用量在：盐酸15mL～30mL，硝酸5mL～15mL，氢氟酸5mL～10mL，高氯酸5mL～15mL时，试样可分解完全。样品中低价态的硫在采用王水溶解、高氯酸冒烟氧化后，可转化为硫酸根进入溶液，不影响测量［10］。本文采用加入20mL盐酸，10mL硝酸，5mL氢氟酸，10mL高氯酸分解试样，5mL盐酸溶解盐类。

3 样品分析

称取萤石标准样品1.0000g于200mL聚四氟乙烯烧杯中，以少量水湿润后，加5mL氢氟酸、10mL硝酸、20mL盐酸、10mL高氯酸，加热溶解，继续加热冒烟至近干，稍冷后，用少量水冲洗杯壁，加入5mL盐酸，加热溶解盐类，冷却后，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。随同试样做空白试验。按照选定的电感耦合等离子发射光谱仪测量条件测定硫含量，测定结果见表5。结果表明，测定结果与认定值相符合。

表5 样品中硫的测定结果（n＝4）

4 结论

采用氢氟酸、硝酸、盐酸、高氯酸溶解萤石试样，稀盐酸溶解盐类，选择182.03nm作为硫的分析谱线，电感耦合等离子发射光谱仪测定硫量。通过对萤石标准样品进行分析，分析结果与认定值一致，准确度和精密度均满足分析需求，该方法可适用于萤石中硫含量的分析。

［1］GB／T8216－1987萤石块矿质量标准［S］.

［2］裘忠富，任永法.高硫萤石矿降硫工业实践［J］.矿产保护与利用（CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES），1998.（5）：29－31.

［3］GB／T 5195.5－2006萤石总硫含量的测定燃烧碘量法［S］.

［4］刘玉龙，缪德仁.原子吸收光谱法间接测定萤石中的全硫［J］.分析试验室（Chinese Journal of Analysis Laboratory），2009，28（8）：19－21.

［5］马振营 孟彩霞 祁之军.逆王水低温湿法ICP－OES测定铁矿石中的硫［J］.科技与企业（SCIENCE－TECHNOLOGY ENTERPRISE），2012，5：257－257.

［6］刘孟刚，史乃捷，胡晓明，等.氧弹燃烧－ICP－OES用于柴油标准物质中硫含量的定值［J］.光谱学与光谱分析（SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS），2003，23（5）：965－967.

［7］徐建平.ICP－AES法测定钢中硫［J］.冶金分析（METALLURGICAL ANALYSIS），2004，24（4）：31－33.

［8］刘东艳，张园力.等离子体发射光谱法测定煤中总硫的方法研究［J］.光谱学与光谱分析（SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS），2002，22（1）：89－91.

［9］辛仁轩.等离子体发射光谱分析［M］.北京：化学工业出版社，2011：158－159.

［10］徐建平.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钢中硫时试样溶解的影响［J］.冶金分析（METALLURGICAL ANALYSIS），208，28（12）：31－33.