测定含铜高的铁矿石中的铁的测定①

张 霞

中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州，072754

铁矿石中常伴生有铜，铜在冶炼过程中属有害组分【1】。当铜与铁共生时，铜含量大于0.5mg，干扰铁的测定【2～5】，传统方法【6】可加入过量的氢氧化铵【7】，使铁沉淀而铜生成铜氨配离子留在溶液中；但此种方法干扰元素多，过程复杂，导致结果人为误差大，本文中将传统的滴定方法与ICP-OES相结合，用过氧化钠熔矿，使得铁能够完全熔融，全部转移到溶液中，然后分取上机测定。此种方法测定结果能达到要求【8】，自动化程度高，加快了分析速度，也减少了因铜含量高带来的一系列繁重工作。

1 实验部分

1.1 仪器及工作参数

ICAP6300Radial全谱直读等离子体发射光谱仪(美国ThermoFisher公司)。

工作条件：射频功率1150W，辅助气(Ar)流速 1.0L/min，雾化器压力 0.2MPa，蠕动泵转速50r/min，长波曝光时间2s，短波曝光时间2s，进样时间20s。

高纯氩气(纯度大于99.99%)。

1.2 标准溶液和试剂

盐酸：分析纯

过氧化钠：分析纯

标准物质：GBW07162，GBW07163，GBW07164，GBW07166，GBW07169

标准工作溶液：由分取空白样品加标准储备液配置成ρ(Fe2O3)=100μg/mL，作为基体匹配

实验室用水：均为去离子水

1.3 实验方法

称取0.2000g样品于刚玉坩埚中，700℃马弗炉中除硫30min，冷却后加入4g过氧化钠，其中一半与样品摇匀，一半覆盖在样品表面；700℃的马弗炉中熔矿 10min；冷却后水提取加入 25mL浓HCl，定容至200mL，为减少含盐量分取10mL于100 mL容量瓶中；ICP-OES测定。

2 结果与讨论

2.1 分析谱线的选择

全谱分析谱线的选择要综合考虑元素的检出限、共存元素干扰、和该元素的线性范围。通过对样品溶液的光谱扫描，比较图谱、背景轮廓和强度值，选择出背景低、信噪比高干扰小的谱线作为待测元素的分析谱线。实验选择的Fe谱线为259.9nm。

全谱测定方法中最主要的非光谱干扰是基体干扰，特别是在碱熔系统中，加入试剂量较大，所有组分都进入溶液，引入大量的钠盐基体，同时盐溶液浓度的加大容易使盐溶液在雾化器的出口结晶，致雾化器堵塞，从而影响测定结果。为了解决上述问题，在此采用分取原液以稀释盐溶液，并且在测定过程中用 5%的硝酸清洗，同时在测定过程中加测标准物质样品以此监控样品的测定。

2.2 方法的检出限

按照样品分析程序制备12份空白溶液，在选定的仪器参数最佳化条件下绘制工作曲线，对12个空白溶液进行测定，按3倍标准偏差计算方法的检出限。此方法的检出限为0.0060%。

2.3 方法的精密度和准确度

按照本方法实验条件，选定国家一级标准物质 GBW07162，GBW07163，GBW07164，GBW07166，GBW07169，铜含量由低到高，铁含量也由低到高，同时进行了12次平行测定，结果见表1，由表中数据表明， 测定结果相对标准偏差和相对误差较低，说明此方法具有较好的精密度和准确度。

表1 方法的精密度及准确度Table1 Precision and accuracy tests of the method

3 实际样品的测定

在用标准样品反复多次实验验证方法的可靠性基础上，进行了含铜铁矿石实际样品的测定，由于样品的选择比较受限制，选取了部分高铜样品和一些铜含量较低铁含量较高的铁矿石，实验抽取了11件铁矿石样品进行了3次平行测定，结果见表 2，实际样品的测定通过传统方法与ICP-OES方法测定相对比，以传统方法作为标准值，得到了相对标准偏差和相对误差的数值，相对标准偏差较小，所测标准物质的准确度也很高，该方法具有很好的准确度和重现性。

表2 铁矿石实际样品的测定Table2 The determination of actual iron sample

4 结语

本文方法与传统测定方法相对比，有如下优点：

(1)方法的精密度和准确度 两种方法的精密度和准确度都符合要求，可以进行铁矿石的分析；

(2)干扰元素 本方法由于采用光谱测定，只需选定不受其他元素干扰的波长即可，而传统方法是采用容量法，需采用加入化学试剂和过滤等方法去除干扰元素，并且确定是某一元素的影响针对性去除，比如铜，就需采用氨水络合铜离子，过滤等步骤，这就意味着增大人为误差。

（3）未知伴生元素时 传统方法测定铁时，若不是有特定要求测定时即直接酸化后滴定，这样导致如果样品中未知伴生元素含量较高，如铜、钼、镍、钴、铬、砷、锑和铂等元素均会干扰铁的测定，导致结果的偏差；

综上所述，本方法既避免了在未知伴生元素的情况下，盲目采取传统方法导致结果不准确，又减轻了繁重的工作任务，所以在仪器允许的条件下采取ICP-OES测定不失为一种选择。

1 李海明，秦宗兴，邢谦．含铜铁矿石全铁的测定时铜对铁的影响探讨[J]．光谱实验室，2012，29(5)：2773~2776

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4 符永际．铝片还原-硫酸铈无贡滴定法测定铁矿石中铁的改进[J]．矿业工程研究，2011，26(1)：41~43

5 张连祥．重铬酸钾容量法测定铁矿石中全铁含量[J]．科技创新与应用，2014(6)：33~35

6 中华人民共和国国家标准．铁矿石 全铁含量的测定 三氯化钛还原 重铬酸钾滴定法[s]．GB/T6730.65-2009．北京：中国标准出版社，2009．1~5

7 岩石矿物分析编委会．岩石矿物分析（第二分册）[M] ．第四版．北京：地质出版社，2011：683~689

8 中华人民共和国国家地质标准．地质矿产实验室测试质量管理规范[s]．DZ/T0130-2006．北京：中国标准出版社，2006．22~23