ICP-OES测定氧化铁粉中硅、磷等微量元素

席玉婷，崔贯英（天津轧一冷轧薄板有限公司技术中心，天津300270)

ICP-OES测定氧化铁粉中硅、磷等微量元素

席玉婷，崔贯英
（天津轧一冷轧薄板有限公司技术中心，天津300270)

采用ICP-OES法测定氧化铁粉中的Si、P、A l、Mn、S元素。利用浓盐酸低温加热分解样品，并采用标准曲线法绘制工作曲线，相关系数可达0.999 9，相对标准偏差均小于5%。试验结果表明，该测定方法精密度较高，结果准确可靠，误差小，灵敏度高。

IICP-OES；氧化铁粉；硅；磷；微量元素

1　引言

冷轧分厂酸洗线生产的副产品氧化铁粉，是酸再生的回收产品，可用作磁性材料。以前氧化铁粉按废品处理，价值低廉，目前通过检测其各项技术指标，冷轧厂可以根据产品质量以市场价出售，充分发挥氧化铁粉的价值。氧化铁粉要求测定的微量元素很多，优级的氧化铁粉硅，磷，钙，锰氧化物含量要求小于（0.01%～0.02%）。日本制定了相应的分析方法标准，采用分光光度法、原子吸收光谱法测定。本文研究了电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定氧化铁粉中的微量元素，ICP-OES分析法具有线性范围宽、可多元素同时测定等突出优点，本文对准确度、精密度等进行了实验研究。

2　试验方法

2.1仪器部分

SPECTRO BLUE型ICP-OES（德国斯派克公司）；AL204电子分析天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司），分度值为0.000 1 g；DK-98-Ⅱ型电子万用炉（天津市泰斯特仪器有限公司）DH-101电热恒温鼓风干燥箱（天津市中环实验电炉有限公司），高纯氩气（纯度≥99.999%）。

2.2试剂部分

盐酸（优级纯），硝酸（优级纯）、过氧化氢（分析纯）、超纯水、氧化铁粉标样。Si标准溶液：500 mg/L；P标准溶液：1 000 mg/L；Mn标准溶液：1 000 mg/L. Al标准溶液：1 000mg/L；S标准溶液：1 000mg/L。

2.3试样的分解

氧化铁粉采用高温箱进行110℃烘干2 h后放入干燥皿冷却0.5 h。精确称取0.5 g氧化铁粉试样，称取10个平行试样，精确至0.001 g，移入100 m l聚四氟乙烯烧杯中，加入15 ml浓盐酸（优级纯）放在加热炉上低温加热，烧杯壁微热即可。加热过程中为防止酸的挥发和污染应盖上表面皿。

在试验条件下，采用（1+1）盐酸分解试样，发现试样并不能完全溶解，而且溶解速度很慢，如果较长时间溶解样品，会增加器皿和环境的污染，所以用浓盐酸溶解样品是最合适的。

试样很快溶解，溶解过程大概5～8min，溶解过程中，加入（3～5）滴过氧化氢溶液，加速难容物的溶解，肉眼无明显可见沉淀即样品完全溶解；将10个试样冷却一段时间，分别置于100 ml塑料容量瓶中，并按顺序贴上标签，加入超纯水定容稀释到100 m l，摇匀，备用。

加热溶解试样时，应尽可能使各个试样的加热条件一致，以保持酸度一致。我们实验了不同量的盐酸对分析结果的影响，结果表明盐酸用量多少对光谱测量并不产生影响，所以分析时可根据试验量，考虑盐酸用量。

3　结果与讨论

3.1仪器原理

由高纯氩气提供能量使样品蒸发，形成气态原子、并进一步使气态原子激发而产生光辐射，将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线，形成光谱，用检测器检测光谱中谱线的波长和强度，从而进行定性、定量分析。

3.2谱线的选择

使用ICP-OES法分析，首先要选择出分析元素强度较高且干扰较小的分析谱线；根据各元素的谱线图综合各元素的强度、信背比及干扰情况，选择出以下谱线：Si，212.412；Mn，257.611；P，178.287；S，180.731；Al 396.152。

S和P的测量波长位于短波区，测量前用高纯氩气吹扫分光室（4～6）h。

3.3光谱仪的工作条件

不同的元素或同一元素在不同分析谱线下，其最佳分析参数是不同的，这就需要在多元素测定过程中选择一个折中的分析参数。综合考虑Si、P、Al、Mn、S这些元素，以及实际工作的需要，选择以下测定条件:等离子体功率：1 450W；冷却气体流量：13 L/min；辅助气体流量：0.95 L/min；雾化器流量：0.75 L/min。

3.4 Si标液的配置

从Si标液中移取2m l放入100 ml塑料容量瓶中，定容，加入超纯水稀释至刻度线，摇匀，瓶塞不能漏液，备用；此时标液的浓度为10 mg/L。再从此标液中分别移取1，2，5，10 m l分别放入四个100 m l塑料容量瓶中，定容，摇匀，贴上标签，此时，Si标液已配置完毕，浓度见表1。

表1　 Si标浓度/mg·L-1

3.5混合标液的配置

分别从Al、P、S标液中移取1 m l放入100 m l玻璃容量瓶中，定容，加入10%HNO3稀释至刻度线，摇匀，保证瓶塞塞紧不能漏液，放置备用，此时标液的浓度为10 mg/L。再从此标液中分别移取1，2，5，10mL分别放入4个100ml玻璃容量瓶中，定容，摇匀，贴上标签，空白溶液为10%HNO3溶液，此时，混合标液已配置完毕，浓度见表2。

表2　混标浓度/mg·L-1

3.6 Mn标液的配置

从Mn标液中移取0.5，1，1.5，2 m l分别放入四个100 m l玻璃容量瓶中，用10%HNO3稀释至刻度线，空白溶液为10%HNO3溶液，摇匀，贴上标签，此时，Mn标液的浓度依次为：0，5，10，15及20mg/ L。

标液的配置要求十分严格，配置标液前容器一定要用相应的洗剂进行清洗，防止污染；由于硅无处不在，标液放置一段时间会受到相应的污染，所以建议硅标液现配现用。

3.7工作曲线的制作

ICP-OES光谱仪开机后，用高纯氩气吹扫一段时间，点火后并预热30 h以上，待机器稳定后方可进行实验。依次对标液进行测量，得出Si、P、S、Mn、Al强度与浓度的对应曲线，保证测量点均在曲线上，相关系数可达0.999 9以上，查看谱线的峰值，确保峰值与波长一致。表3为曲线的相关数据。

从表3数据可知，氧化铁粉中的Si、Mn、P、S、Al的标准偏差均在±5%之间，符合标准误差范围值，说明标液配置完好，无污染问题。

3.8准确度实验

为确保测量结果数据准确，在进行样品测量以前，要进行氧化铁粉标样的检验，来进行准确度实验，即在已知样品含量的情况下，来进行测定，得出的结果见表4。

表3　曲线相关数据

表4　标样检定值/%

从表4数据可知，本方法测定氧化铁粉中Si、Mn、S、Al、P数据测定值跟认定值测出的结果一致，测量结果均在允许误差范围内，可见本方法测量准确度令人满意。

3.9精密度试验

在机器运行稳定的情况下，同一个试样，我们得出10组实验数据，见表5。

由表5数据可知，用此方法测定氧化铁粉试样，精密度较好，相对标准偏差均小于5%，可见，此方法测定氧化铁粉结果准确，可靠，误差小，灵敏度高。

4　结论

做完结果测量以后，查看谱线，要确保试样的峰值在标准溶液的峰值之间，才能得出准确的测量结果，测量中要实时扣除背景，避免其他谱线以及机器本身带来的干扰，得出的结果更加精密，准确。每次做完试验以后，建议容器用10%浓HNO3清洗，达到去离子的效果，保证容器干净，不受污染。在进行样品测量过程中，进液管要保证在测定下一个试样以前进行清洗，以免污染下一个样品，使测量结果有误。采用ICP-OES测定氧化铁粉中的组分，方法简便，快捷，结果准确可靠。

表5　实验相关数据/%

[1]曹培峰，李付杰，姜杰.硅铁中铝和钙的联合测定[J].铁合金，1997，20（5）：36.

[2]辛仁轩.等离子体发射光谱分析[M].北京：化学工业出版社，2005，103-108.

[3]李晖，刘若男.ICP-AES法测定氧化铁粉中的二氧化硅[J].冶金分析，2003，23（6）：53.

[4]魏春艳，董玉兰，刘刚耀，等.ICP-AES法测定铁矿石中SiO2、CaO，MgO，Al2O3，MnO和TiO2[J].冶金分析，2004,24（1）：58.

[5]GB/T20125-2006，低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法[S].

Determ ination of M icroelements of Silicon and Phosphorus in Ferric Oxide Powder w ith ICP-OESMethod

XIYu-ting and CUIGuan-ying
（Technology Center of Tianjin ZhayiCold Rolling Sheet Co.,Ltd.,Tianjin 300270,China）

ICP-OESmethod was adopted to determine elements of Si,P,Al,Mn and S in ferric oxide powder.Concentrated hydrochloric acid was utilized to heat and dissolve the sample at low temperature and standard curve method plotted working curve.Relevant coefficient reached 0.999 9 and relevant standard deviations were all less than 5%.Test results showed this determination method was of high precision,small error and high sensitivity and gave accurate and reliable results.

ICP-OES;ferric oxide powder;silicon;phosphorus;microelement

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.01.014

2015-10-20

2015-11-15

席玉婷（1985—），女，本科，主要从事化学试验员方面的工作。