矿石中氧化铝的多种分析测试方法比对

葛艳梅

摘 要：通常情况下，矿石中氧化铝的前处理一般依据GB/T14565-93及DZG93-05分别采用Na2CO3及NaOH碱熔前处理溶矿， EDTA络合返滴定容量法测定矿石中氧化铝的含量，结果准确，重现性好，却费时相对较长。本文主要提出了采用盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸、氢氟酸，加热溶解，盐酸、硝酸、王水浸提等多种矿石中三氧化二铝的熔（溶）矿及分析测试方法，引入的氢氟酸有效打开矿物中的硅酸盐，使溶样更加完全，测试体系更纯净，操作简便。试验结果表明，酸溶溶矿样品更适于采用DZG93-05EDTA络合醋酸锌容量法（pH～5.9）及ICP-OES法进行测定，对于氧化铝含量低于20%的矿石样品，并不含有一水硬铝石的矿物，酸溶溶矿法测定矿石中氧化铝的含量结果可靠，有较强的普遍性和适用性。

关 键 词：矿石；氧化铝；测定

中图分类号：O 657 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）08-2041-03

Abstract： In general， Na2CO3 and NaOH are used to treat the ore based on GB/T14565-93 and DZG93-05 respectively， and the content of alumina in the ore is determined by EDTA. In this paper， hydrochloric acid， nitric acid， sulfuric acid， perchloric acid， hydrofluoric acid， heating dissolving， hydrochloric acid， nitric acid， aqua regia were respectively used to treat the ore for determination of aluminum oxide in the ore， introduction of hydrofluoric acid effectively dissolved silicate minerals， the test system was purer， the operation was simple. The experiment results show that， ICP-OES method and DZG93-05EDTA complexed zinc acetate volumetric method are more suitable for determination of acid dissolved ore samples； for the ore samples with alumina content of less than 20% and without diaspore mineral， acid-leaching method is reliable for determination of aluminum oxide in the ore samples， and has strong universality and applicability.

Key words： ore； alumina； determination

氧化鋁是典型的两性氧化物，通常情况下，分析测试人员都采用碱熔溶矿及EDTA络合返滴定容量法测定矿石中氧化铝的含量。然而，目前人们发现的三氧化二铝有八种晶体结构，最常见的为alpha型和gama型，前者是最稳定的结构，既不溶于酸又不溶于碱，只有高温熔融下才会与酸碱反应；后者结构不致密，因此活泼性高，又称活性氧化铝，既溶于酸，又溶于碱，很大程度确定了矿石中氧化铝酸溶溶矿的可能性[1-3]。

矿石中氧化铝的前处理一般依据GB/T14565-93及DZG93-05分别采用Na2CO3及NaOH碱熔前处理溶矿，结果准确，重现性好，但费时较长。采用盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸、氢氟酸，加热溶解，盐酸、硝酸、王水浸提，引入的氢氟酸有效打开矿物中的硅酸盐，使溶样更加完全，测试体系更为纯净，且操作简便[4，5]。由于Al3+易水解，在最高允许酸度（pH～4.1）时，其水解副反应已相当明显，并可能形成多核羟基络合物如[Al2（H2O）6（OH）3]3+等，这些多核羟基络合物不仅与EDTA络合缓慢，并可能影响Al3+与EDTA的络合比，从而影响测定结果[6，7]。

1 实验部分

1.1 标准溶液和主要试剂：

盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸、氢氟酸：均为分析纯。

氢氧化钠、碳酸钠：均为分析纯。

实验用水为二次蒸馏水，由超纯制水机制备，电阻率大于18 MΩ?cm。

1.2 试验方案

表1为试验方案。

表2是IRIS Intrpid-Ⅱ型发射光谱分析铝元素选用的分析波长和观测方式。表3是Na2CO3、 NaOH熔融样品、硫酸铜容量法、醋酸锌容量法测定氧化铝含量的数据。表4 是硫酸、氢氟酸、硝酸、盐酸分解样品，分别用10 mL 50%的盐酸、硝酸、王水复溶，硫酸铜容量法、醋酸锌容量法、ICP-OES测定氧化铝含量的数据。表5 是高氯酸、氢氟酸、硝酸、盐酸分解样品，分别用10 mL 50%的盐酸、硝酸、王水复溶，硫酸铜容量法、醋酸锌容量法、ICP-OES测定氧化铝含量的数据。

1.3 实验方法：

方案A/B：称取0.500 0 g矿样按GB/T14565-93及DZG93-05采用Na2CO3及NaOH碱熔，HCl酸化后定容250 mL容量瓶，分取一定体积，硫酸铜容量法/醋酸锌容量法测定氧化铝含量，数据见表3。

方案C：称取0.200 0 g矿样于聚四氟乙烯坩埚中，少量水润湿，加入2 mL H2SO4，10 mL HF，10 mL王水，在低温电热板上蒸至白烟冒尽，再分别加入10 mL 50% HCl、10 mL 50% HNO3、10 mL 20%王水复溶数分钟，用水转移至100 mL容量瓶内定容，分取一定体积，硫酸铜容量法/醋酸锌容量法/ICP-OES法测氧化铝含量，数据见表4。

方案D：称取0.200 0 g矿样于聚四氟乙烯坩埚中，少量水润湿，加入2 mL HClO4，10 mL HF，10 mL王水，在低温电热板上蒸至白烟冒尽，再分别加入10 mL 50% HCl、10 mL 50% HNO3、10 mL 20%王水复溶数分钟，用水转移至100 mL容量瓶内定容，分取一定体积，硫酸铜容量法/醋酸锌容量法/ICP-OES法测氧化铝含量。数据见表5。

2 结 果

本方法铝元素选择多条分析线，通过试验最终确定了信噪比大，干扰少的分析线，IRIS Intrpid-Ⅱ型发射光谱是垂直观测，见表2。

3 结 论

本文对两个国家级粘土标准物质和一个国家一级岩石标准物质进行样品分解和检测方式的试验，通过检测数据分析来看，三氧化二铝含量在16%以下的样品，酸溶分解样品、碱熔分解样品，容量法测定三氧化二铝的结果都能满足要求，硫酸铜容量法、醋酸铅容量法以及ICP-OES测定的结果都能满足要求。三氧化二铝含量在20～39%以上的样品，酸溶分解样品和碱熔分解样品的容量法结果都能满足规范要求，ICP-OES测定的结果有偏低倾向，所以对于不含一水硬铝石的样品酸分解和碱熔分解都可以，硫酸铜容量法、醋酸铅容量法也都可以，都满足规范要求。对于三氧化二鋁含量大于16%的样品ICP-OES测定结果不可用。酸溶分解样品复溶酸的选择，从表1和表2的数据看50%盐酸和王水效果接近，并却效果较好。50%硝酸复溶的数据明显偏低，所以复溶酸采用盐酸和王水不采用硝酸。硫酸、氢氟酸、硝酸、盐酸分解样品和高氯酸、氢氟酸、硝酸、盐酸分解样品效果都比较好，分析数据接近，都满足规范要求。

参考文献：

[1] 《岩石矿物分析》编委会，编著. 基础知识和通用技术. 岩矿测试分析，第一分册[M]. 4版. 北京：地质出版社，2011.

[2] 胥成民. 转炉炉渣中三氧化二铝的测定[J]. 理化检验（化学分析）1997（06）：34.

[3] 傅伟东，黄静，黄伟光，谢小鹏. 锰渣中三氧化二铝的快速测定[J]. 冶金分析，2002（02）：73-74.

[4] 赵琪. 铬铁矿中三氧化二铝含量测定的方法研究[J]. 地质与勘探，2002（04）：73-74.

[5] 张也轩，陈瑞兰. 磷矿种三氧化二铝测定方法的改进[J]. 云南化工，1980（04）：60-64.

[6] 李静，杨洁. 氟盐法取代EDTA容量法测定铝土矿三氧化二铝[J]. 云南地质，2013，32（2）：229-231.

[7] DZ/T 0130-2006，地质矿产实验室测试质量管理规范[S].