ICP-O ES标准加入法测定铌炉灰中的铌

罗　策，李　剑，刘　婷，黄永红（宝钛集团有限公司，陕西 宝鸡 721014）

ICP-O ES标准加入法测定铌炉灰中的铌

罗策，李剑，刘婷，黄永红
（宝钛集团有限公司，陕西 宝鸡 721014）

采用电感耦合等离子体光谱（ICP-OES）标准加入法测定了铌炉灰中铌的含量。确定了铌元素测定谱线为Nb269.706nm；选择标准加入法消除了测定过程中的基体效应；用HF、HNO3对铌炉灰进行溶解，经分取、稀释后制得了样品溶液；建立的校准曲线线性相关系数均在0.999以上；用于实际样品分析，测定结果的相对标准偏差（n=7）小于0.50%，加标回收率在95.7%～108.1%之间。

电感耦合等离子体光谱法（ICP-OES）；标准加入法；铌炉灰

铌炉灰是炼制铌锭过程中，残留在电子束炉的炉壁、炉体、管道等部位的喷溅物；铌炉灰中含有大量的铌元素，经过收集、提取和分离可获得纯铌，从而实现铌资源的回收和利用。通过铌炉灰回收铌的一个重要前提是判断其回收价值，即确定其中的铌含量，这就要求必须建立准确测定铌炉灰中铌含量的方法。

ICP-OES法具有灵敏度高、精密度好、线性范围宽等优点，已广泛应用铌矿、含铌矿渣以及铌基材料的化学成分分析[1-3]，但目前未见关于ICP-OES法测定铌炉灰中铌含量的报道。基于此，笔者具体就ICP-OES法测定铌炉灰中的铌含量进行了探究，对影响测定结果的因素进行了分析和讨论，实现了ICP-OES标准加入法对铌炉灰中铌含量的快速、准确测定。该方法的建立对铌炉灰的回收利用有着重要的实际意义。

1　实验部分

1.1仪器及工作参数

OPTIMA-4300V型电感耦合等离子体发射光谱仪，美国PE公司，工作参数：RF功率1300W；等离子气流量15L·min-1；辅助气流量0.2L·min-1；雾化器流量0.60L·min-1；观察高度15mm；蠕动泵速1.5mL·min-1；积分时间为自动2～10s；积分次数3次。

1.2试剂与材料

HF（ρ=1.14g·mL-1，优级纯）；HNO3（ρ=1.42g·mL-1，优级纯）；Nb标准储存溶液（均为1.00mg·mL-1，德国Merck公司，根据实验需要稀释后使用）；实验用水（去离子水，18.2MΩ·cm-1）。

1.3分析谱线

选择Nb269.706nm为分析谱线，背景点分别为-0.025、0.030nm。

1.4样品溶解

称取0.50铌炉灰（精确至0.0001g）于250mL聚四氟乙烯烧杯中，依次加入H2O5mL、HF 5mL、HNO32.5mL，低温加热溶解完全，冷却至室温，转入500mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

1.5样品溶液制备

分取“1.4样品溶解”制备的溶液5mL于100mL塑料容量瓶中，补加HF 1mL和HNO31mL，用水稀释至刻度，混匀。

1.6校准溶液制备

1.6.1随同样品溶液制备试剂空白。

1.6.2在1%HF+1%HNO3（V/V）的水介质中配制浓度为10mg·L-1的Nb校准溶液，采用工作曲线法[4]在ICP-OES上于Nb 269.706nm处对“1.5样品溶液”进行半定量测定，得样品溶液中Nb的大致含量，记为X。此工作目的是为校准溶液中铌的加入量提供依据。

1.6.3分取3份“1.4样品溶解”制备的溶液5mL分别于3个100mL塑料容量瓶中，均补加HF 1mL和HNO31mL，再分别加入相当于X、2X、3X含量的Nb标准溶液，用水稀释至刻度，混匀。

1.7样品测定

在ICP-OES上选择“标准加入法”模式，于Nb 269.706nm处依次对试剂空白、样品溶液、校准溶液进行测定，仪器根据最终的样品质量、体积和稀释倍数换算给出测定结果。

2　结果与讨论

2.1分析谱线的选择参阅相关文献[5，6]，并结合仪器软件推荐，预先在仪器上选择Nb 269.706nm、Nb 309.418nm和Nb 316.340nm3条分析谱线进行筛选，依据峰形好、背景简单、无干扰、灵敏度适合的选择原则，最终选择Nb269.706nm作为分析谱线，背景点分别为0.025～ 0.030nm。

2.2校准方法选择

仪器分析中最常见的校准方法有3种，即工作曲线法（也称外标法）、内标法和标准加入法；在无法制得与待测样品基体一致的校准溶液时应选择标准加入法[4]。由于铌炉灰组成复杂，很难制得与其组成相似且各组分含量相近的校准溶液，所以选择标准加入法进行校准，以消除检测过程中样品本身的基体效应。

2.3样品制备方法

铌不溶于一般酸碱，可溶于氢氟酸和硝酸的混酸体系中[3]；因此，使用氢氟酸和硝酸作为溶解试剂；又由于铌炉灰成分复杂，为防止样品中的铌溶解不完全，所以采用水浴中加热的方式使其中的铌溶解完全。铌炉灰中铌含量较高，直接在仪器上测定造成仪器信号值过高甚至达到饱和，导致测定结果偏差较大，因此选择0.50g称样量，在保证其代表性的前提下采用分取5mL稀释至100mL的方法以降低最终测试样品中铌的含量。由于涉及到二次稀释，无法保证最终测试样品中溶液的酸度，铌元素可能会水解，实验证明在1%HF+1%HNO3（V/V）介质中铌能稳定存在[5]，因此，采取补加1mL HF和1mL HNO3的方法以保证测试样品中的酸度。

2.4校准曲线及线性相关系数

在确定的仪器工作参数下，将制备好的校准溶液喷入仪器，建立校准曲线；随机选取的3个不同钽炉灰样品测定时的线性方程及线性相关系数见表1。

表1　线性方程及线性相关系数Tab.3　Linear equation and linear correlation coefficient

表1表明绘制的工作曲线线性均在0.999以上，说明工作曲线线性良好，满足测定要求。

2.5样品分析与精密度、加标回收试验

按照实验方法及确定的检测条件，对随机选取的3个铌炉灰样品中的铌含量进行了测定，并进行了精密度和加标回收试验，结果见表2。

表2　样品测定、精密度试验（n=7）和加标回收试验结果Tab.2　Results of sample determination，precision test and recovery test

由表2看出，测定结果的相对标准偏差（RSD/%）均小于0.50%，说明测定结果稳定，一致性良好；加标回收试验回收率在95.7%～108.1%之间，说明测定结果准确、可靠。

3　结论

本工作使用氢氟酸、硝酸对铌炉灰样品进行溶解，采用标准加入法去除基体效应，在ICP-OES上进行了铌炉灰中铌含量的测定，测定结果的相对标准偏差（RSD/%）小于0.50%，加标回收率在95.7% ～108.1%之间；该方法操作简单，测定结果准确可靠，适用于铌炉灰中铌含量的测定。

［1］倪文山,张萍,姚明星.微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定矿石样品中铌钽［J］.冶金分析,2010,30（8）：50-53.

［2］王晓辉,郑诗礼,徐红彬,等.ICP-AES法测定难分解钽铌矿渣中多种金属元素［J］.光谱学与光谱分析,2009,29（3）:805-808.

［3］高红波,李波,禄妮,等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌合金中常量及微量元素［J］.冶金分析,2007,27（4）:42-45.

［4］武汉大学化学系.仪器分析［M］.北京:高等教育出版社,2001.

［5］成勇.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁合金中铌［J］.冶金分析,2015,35（9）:32-35.

［6］康元,赵婕,潘慧.电感耦合等离子体原子发射光谱内标法测定钛铌合金中铌［J］.冶金分析,2014,34（10）:57-60.

Determination of niobium in niobium furnace ash by the method of ICP-OES standard addition

LUO Ce，LI Jian，LIU Ting，HUANG Yong-hong
（BaoTi Group Co.，Ltd.，Baoji 721014，China）

The content of niobium in niobium furnace ash was determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP-OES）standard addition method.Nb 269.706nm as analysis lines was determined.The standard addition method was selected to remove matrix effect.The niobium furnace ash was dissolved with hydrofluoric acid and nitric acid，and the samples were prepared after separation and dilution.The linear correlation coefficient of calibration curves was greater than 0.999.The relative standard deviation of determination results was less than 0.50%（n=7），the recovery rate was from 95.7%to 108.1%.

inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP-OES）；standard addition method；tantalum furnace ash

TQ135

B

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160833

2016-05-25

罗策（1982-），男，陕西淳化人，工程师，硕士研究生，现主要从事金属材料分析检验工作。