微波消解-火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中氧化镁含量

李昌丽，王艳君，张彦甫，蒋晓光，李卫刚，王彩云，林忠

（鲅鱼圈出入境检验检疫局，辽宁营口 115007）

微波消解-火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中氧化镁含量

李昌丽，王艳君，张彦甫，蒋晓光，李卫刚，王彩云，林忠

（鲅鱼圈出入境检验检疫局，辽宁营口 115007）

以盐酸、硝酸、氢氟酸溶解红土镍矿样品，加入高氯酸冒烟除去硅和氟，在稀盐酸和氯化锶溶液介质中，于原子吸收光谱仪波长285.2 nm处，使用空气-乙炔火焰，测定样品中氧化镁的含量。在最佳实验条件下，镁的质量浓度在0.20～1.00 mg／L与吸光度呈线性关系，其检出限为0.036 mg／L。该方法用于红土镍矿中氧化镁含量的测定，相对标准偏差小于1.2%，加标回收率为99.1%～100.3%。氧化镁质量分数在0.15%～5.00%范围内的重复性及再现性方程分别为r=0.023m+0.037和R=0.133m-0.028。该方法适合于测定氧化镁含量在0.15%～5.00%的红土镍矿。

微波消解；火焰原子吸收光谱法；红土镍矿；氧化镁

镍矿资源类型通常分为硫化镍矿和氧化镍矿，氧化镍矿一般含有铁而带红褐色，俗称红土镍矿。红土镍矿资源丰富，占镍储量的70 %，可以生产出氧化镍、硫镍、铁镍等中间产品，将成为未来镍的主要来源。随着红土镍矿冶炼技术的改进，我国已经进入红土镍矿开发使用阶段［1］。

氧化镁是红土镍矿的主要成分之一，其含量一般在0.5%～30%，是红土镍矿质量的重要指标之一。矿石中氧化镁含量的检测方法主要有ICP-AES法、火焰原子吸收光谱法、X-射线荧光光谱法、络合滴定法等。笔者在对火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中铜、铅、锌、铬和镍含量方法［2-6］及火焰原子吸收光谱法测定其它矿物中镁的方法研究基础上，建立了微波消解-火焰原子吸收光谱测定红土镍矿中氧化镁含量的方法，该方法试剂用量少、省时，适合于低含量氧化镁的测定，弥补了滴定法测量下限高的不足［7］。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

原子吸收光谱仪：ZEEnit 700型，附镁空心阴极灯，德国耶拿公司；

高通量密闭微波消解仪：附聚四氟乙烯消解罐，美国CEM公司；

镁标准贮备溶液：1 g／L，称取1.658 0 g预先在800℃灼烧并已于干燥器中冷却的氧化镁（高纯试剂，纯度大于99.9%）于300 mL烧杯中，慢慢加入40 mL盐酸（1+1），盖上表面皿，低温溶解，用水洗涤表面皿及杯壁，冷却，移入1 L容量瓶中，以水定容，混匀；

镁标准溶液：20 mg／L，移取2.00 mL镁标准贮备溶液于100 mL容量瓶中，加入5 mL盐酸，用水稀释至标线，混匀；

氯化锶溶液：200 g／L，称取氯化锶20 g于100 mL烧杯中，加水溶解，移入100 mL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀；

实验所用试剂均为分析纯；实验用水为二次去离子水。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 微波消解参数

微波消解参数见表1。

表1 微波消解参数

1.2.2 原子吸收光谱仪工作参数

波长：285.2 nm；灯电流：2.0 mA；狭缝宽度：1.2 nm；燃烧器高度：6 mm；乙炔流量：70 L／h。

1.3 样品选择

按照GB／T 10322.1方法取样和制样［8］，采用重铬酸钾滴定法［9］、分光光度法［10］、X射线荧光光谱法［11］、电感耦合等离子体发射光谱法［12］对不同产地和不同镍含量水平的红土镍矿样品进行了全铁、镍、硅、镁、铝、钙、锰、钛、铜、磷等成分测定，得出红土镍矿主要成分情况（见表2）。选择其中氧化镁含量分别为0.72%，2.02%，3.22%，4.23%的4个样品为作为不同含量水平的实验样品。

表2 红土镍矿主要成分含量参考值

1.4 试料的分解

称取0.1 g（精确至0.000 1 g，随同试样进行空白试验）试料置于聚四氟乙烯消解罐中，加入9 mL盐酸、3 mL硝酸，在常压下放置，待样品剧烈反应后，再加入3 mL氢氟酸，加盖，置于夹持装置中放入微波炉，运行预先设定的消解程序。消解程序结束后，冷却至室温后打开聚四氟乙烯消解罐，用少许水吹洗罐壁，加入1 mL高氯酸，低温加热至白烟冒尽，用少量水冲洗罐壁，再加入1 mL高氯酸，进行二次蒸干，低温加热至白烟冒尽。冷却，加入2 mL盐酸溶解盐类，冷却至室温，转移至100 mL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀。

1.5 样品测定

按表3分取试液，置于100 mL容量瓶中，加入5 mL盐酸和2 mL氯化锶溶液，用水稀释至标线，混匀，使测试溶液中镁的含量在标准曲线线性范围内。分取20 mL空白溶液于100 mL容量瓶中，加入5 mL盐酸和2 mL氯化锶溶液，用水稀释至标线，混匀，待测。

表3 MgO含量不同时分取试液体积

将上述试液于原子吸收光谱仪波长285.2 nm处，用空气-乙炔火焰，以水调零，测量试液及随同试料空白溶液的吸光度。从工作曲线上查得相应的镁的浓度。

2 结果与讨论

2.1 试液酸度

使用不同浓度的盐酸、硝酸、高氯酸，试验其对1.0 μg／mL镁标准溶液吸光度的影响。结果表明，体积分数为0.5%～10%的盐酸、硝酸介质和0.5%～2%的高氯酸介质均不影响镁的测定。同时考虑到铝的沉淀，且镁的标准溶液采用盐酸配制，实验测定镁选择5%的盐酸。

2.2 氯化锶溶液加入量

镁与磷酸根、硫酸根、硅酸根等能生成更稳定或更难挥发的化合物而降低了其测定灵敏度［13］。通过加入释放剂氯化锶，使镁从干扰元素的化合物中释放出来，从而消除磷酸根、硫酸根和硅酸根等对镁测定的干扰［14］。加入释放剂到一定量时才能起到释放作用。对4个红土镍矿样品和一个镍矿标准物质（GBW 07283）进行了氯化锶的加入量试验，结果见表4。结果表明，试液中加入2.0 mL氯化锶溶液可以准确测得镁的含量。

表4 氯化锶溶液的加入量试验结果

2.3 标准工作曲线和检出限

分别移取0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00 mL 20 µg／mL镁标准溶液，置于一组100 mL容量瓶中，加入5 mL盐酸和2.0 mL氯化锶溶液，用水稀释至标线，混匀。使用空气-乙炔火焰，于原子吸收光谱仪波长285.2 nm处，以水调零，测量镁系列标准溶液的吸光度。以镁的质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制镁的标准工作曲线。镁的质量浓度在0.20～1.00 mg／L内与吸光度呈线性关系，线性方程为y=0.602 4x+0.026 8，相关系数r=0.999 2。测定空白溶液10次，以3倍标准偏差（3σ）计算，镁的检出限为0.036 mg／L。

2.4 干扰试验

红土镍矿中的主要元素有铁、镍、硅、锰、钴、铜、锌、铬、钙、镁、铝等，考察红土镍矿中各元素对镁测定的影响，结果表明，红土镍矿中主体元素硅对镁的测定干扰可忽略不计，原因是溶样时加入的氢氟酸使其形成低沸点的氟硅酸，经高氯酸冒烟挥发除去。综合考虑红土镍矿中可能存在元素的最高含量（55%铁，3%镍、钙，1%锰、铅，0.5%铬、铜）和试液稀释倍数，在含0.2 μg／mL镁的标准溶液中加入11 mg铁，1 mg镍、钙，0.5 mg锰、铅，0.2 mg铬、铜进行试验，结果表明，100 mL试样溶液中，这些共存元素不干扰镁的测定。

2.5 精密度试验

依据GB／T 6379.2［15］，选择5家实验室，对所选的4个水平样品分别进行5次独立测定，测定结果及统计结果分别见表5和表6。表5和表6数据表明该方法精密度良好，并具有较好的重复性和再现性。

表5 精密度试验结果 %

表6 精密度方程 %

2.6 加标回收试验

在红土镍矿样品中加入一定量镁元素标准溶液，按本方法处理样品，进行回收试验，结果见表7。实验结果表明，镁的加标回收率在99.1%～100.3%之间，表明该方法准确度较高。

表7 方法回收试验结果 %

3 结语

利用微波消解-火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中氧化镁含量，方法精密度好，准确度高，样品基体不干扰测定。

［1］ 王成彦，尹飞，陈永强，等.国内外红土镍矿处理技术及进展［J］.中国有色金属学报，2008，18(Z1): S1-S8.

［2］ 李昌丽，蒋晓光，汤淑芳，等.火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中铜含量［J］.冶金分析，2012，32(10): 74-77.

［3］ 王慧，刘烽，许玉宇，等.火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中的铅［J］.岩矿测试，2012(3): 434-437.

［4］ 周凯，孙宝莲，李波，等.火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中锌［J］.冶金分析，2011，31(10): 57-61.

［5］ 王虹，冯宇新，苏明跃，等.火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中铬［J］.冶金分析，2007，27(9): 54-56.

［6］ 李昌丽，蒋晓光，张彦甫，等.火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中铜、锌、铬含量［J］.化学分析计量，2012，21(3): 24-27.

［7］ YS／T 820.22-2012 红土镍矿化学分析方法第22部分：镁量的测定EDTA滴定法［S］.

［8］ GB／T 10322.1-2000 铁矿石取样和制样方法［S］.

［9］ YS／T 820.3-2012 红土镍矿化学分析方法第3部分：全铁量的测定重铬酸钾滴定法［S］.

［10］ YS／T 820.2-2012 红土镍矿化学分析方法第2部分：镍量的测定丁二酮肟分光光度法［S］.

［11］ YS／T 820.23-2012 红土镍矿化学分析方法第23部分：钴、铁、镍、磷、氧化铝、氧化钙、氧化铬、氧化镁、氧化锰、二氧化硅和二氧化钛量的测定波长色散X射线荧光光谱法［S］.

［12］ YS／T 820.10-2012 红土镍矿化学分析方法第10部分：钙、钴、铜、镁、锰、镍、磷和锌量的测定电感耦合等离子体发射光谱法 ［S］.

［13］ 江寅，胡亮，李飞.火焰原子吸收中增感试剂及应用［J］.化学工程师，2008，153(6): 36-38，44.

［14］ 刘生昔，李斌.原子吸收光谱分析中化学干扰的消除［J］.中国卫生检验杂志，2007，17(4): 744-745.

［15］ GB／T 6379.2-2004 测量方法与结果的准确度（正确度和精密度）第2部分：确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法［S］.

Determination of Magnesia in Laterite Nickel Ore by Microwave Dissolution-Flame Atomic Absorption Spectrometry

Li Changli, Wang Yanjun, Zhang Yanfu, Jiang Xiaoguang, Li Weigang, Wang Caiyun, Lin Zhong
（Bayuquan Entry-Exit Inspection and Quarantine, Yingkou 115007, China ）

After being dissolved with hydrochloric acid, nitric acid and hydrof l uoric acid, silicon and fl uorine in the laterite nickel ore sample were removed by adding perchloric acid and smoking. In diluted hydrochloric acid and strontium chloride solution medium, the content of magnesia was determined on fl ame atomic absorption spectrometry at 285.2 nm using air-ethyne fl ame. Under optimized experimental conditions, the absorbance was linear with magnesia concentration in the range of 0.20-1.00 mg／L. The limit of determination was 0.036 mg／L. The relative standard deviation was less than 1.2%. The recoveries obtained by standard addition method were in the range of 99.1%-100.3%. Magnesia content ranged from 0.15% to 5.00%, the equation of the repeatability and the reproducibility were r=0.023m+0.037 and R=0.133m-0.028, respectively. This method is applicable for the determination of laterite nickel ore with magnesia content of 0.15%-5.00%.

microwave dissolution; fl ame atomic absorption spectrometry; laterite nickel ore; magnesia

O657.32

A

1008-6145(2014)02-0054-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.02.015

联系人：李昌丽；E-mail: tanglikuaile@163.com

2014-01-26