电感耦合等离子体发射光谱法测定铌钽的研究

张纹俊，李 颖（江西省地质矿产勘查开发局物化探大队）

电感耦合等离子体发射光谱法测定铌钽的研究

张纹俊，李 颖（江西省地质矿产勘查开发局物化探大队）

电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）在铌钽测定中有着广泛的应用，但存在检出限高、灵敏度低等缺陷，难以满足化探样品中铌钽测定的要求。为提高采用ICP-AES法检测化探样品铌钽的灵敏度，选用多种有机试剂进行试验，结果表明，乙醇对铌钽测定过程中灵敏度改善效果最佳，加入6%的乙醇，铌钽检出限有着不同程度的降低，方法精密度在6%以下，有效解决了ICP-AES检出限较高的问题。

化探样品；铌钽；乙醇；ICP-AES

前言

化探样品中的铌钽含量较低，且铌、钽化学性质相似，采用ICP-AES测定虽然回收率较高，但检出限较高，难以满足测定要求。针对此问题，本文以乙醇来提高灵敏度（以下简称增敏），从而有效的降低检出限。方法通过改善拟适用于化探、岩矿等不同含量的样品铌钽元素的分析。

1 实验部分

1.1 实验仪器和试剂

实验仪器：ThermoFisher 6300型电感耦合等离子体发射光谱仪。

实验试剂：1mg/ml的Nb2O5和Ta2O5的标准储备液；硝酸、无水乙醇、硫酸、氢氟酸、酒石酸。

实验用水：二次蒸馏水。

1.2 样品处理

采用钽矿石标准样品GBW07154、标准样品GBW07155、稀有金属原矿及经过选冶提取的铌钽精矿、中矿及尾矿作为实验所用样品。在原矿中，铌钽含量为20～100μg/g。

称取0.1g样品，并将其置入聚四氟乙烯坩埚中，在用少量去离子水湿润样品，将6.0ml氢氟酸、6.0ml硝酸及2.0ml50%硫酸依此加入到坩埚中，将坩埚置于控温电热板上进行加热，加热温度设置为250℃，待到白烟冒尽后将坩埚取下，冷却，在坩埚中加入2ml硝酸、2%的酒石酸10.0ml，再移至电热板上煮沸，待盐类完全溶解后，取下冷却，移入25ml比色管中，定容摇匀[1]。

2 结果与讨论

2.1 增敏剂选择及浓度优化结果分析

ICP-AES测定铌钽有着灵敏度较低的问题，而醇及有机酸对某些元素有着增敏作用，本文进行了ICP-AES测定铌钽的增敏试验，试验用的增敏剂中的有机酸包括草酸、酒石酸及柠檬酸，醇包括甲醇、乙醇、正丙醇及正丁醇[2]。实验结果表明，有机酸无增敏作用，醇类有增敏作用。

用10μg/ml标准溶液进行了四种醇不同浓度对铌钽谱线强度的影响程度，对比四种有机醇的增面效果，结果表面，四种有机醇的增敏效果有着一定的差异性，乙醇最优。随着乙醇浓度增加，铌钽谱线强度先增大后略微降低，乙醇浓度达到6%之后，雾化效率虽然依旧提升，但提升趋势降低，分析原因如下：高浓度乙醇会降低离子密度及等离子体温度，这会影响铌钽原子化和激发效果，从而降低铌钽谱线强度。因此确定6%乙醇为实验用增敏剂[3]。

2.2 谱线选择及仪器条件优化结果分析

对不含有无水乙醇和含有 6%无水乙醇的 Nb2O5和Ta2O510.0μg/ml标准溶液分别进行ICP-AES测定，对不同谱线灵敏度及曾敏效果进行观察，以此为依据来选择谱线。增敏效果如表1所示。本文选择的分析线分别为Nb292.791nm和Ta240.063nm，这两个谱线干扰较少，灵敏度较高，且增敏效果优良，谱线选择与ICP-AES不加乙醇测定时的选择有着一定的差异性，因为乙醇加入对各条谱线增敏效果有着差异，加入6%的乙醇之后，原子线Nb292781nm的增敏倍数为155.4，原子线Ta240.063nm的增敏倍数为170.1。

表1 谱线选择与增敏效果

在加入乙醇之后，对仪器参数的需求不同，本实验主要对入射功率和雾化气流的影响进行考察，进行1100～1500W入射功率变化范围下仪器信噪比、元素响应值及等离子体负载稳定性等的变化试验，在入射功率从 1100W逐渐增加到1250W之间的时候，铌钽响应值逐渐上升，且上升趋势逐渐增强，在入射功率从1250W逐渐增加到1500W的时候，铌钽响应值的上升趋势大幅度减弱，之后逐渐趋于平稳。高入射功率对于等离子体的维持有着重要的作用，其能够避免因有机体加入而出现的等离子体淬灭问题[4]，综合多方面因素考虑，本文选择的等离子体入射功率为1300W。

加入6%的乙醇之后，元素响应峰值会向雾化气流速0.8L/min附近移动，分析原因如下：乙醇挥发性较强，在加入乙醇之后，乙醇挥发效果会对等离子体通道产生制冷效果，降低等离子体流速，分析元素会在等离子体通道内更长时间停留，这对于元素分离有着积极的作用，从而能够有效提升元素响应值，因此本文选择的雾化气流速为0.8L/min。

ICP-AES工作条件如表2所示，在优化条件之下，加入6%的乙醇对铌的增敏倍数为180.5%，对钽的增敏倍数为265.6%。

表2 ICP-AES工作条件

2.3 标准曲线与方法检出限

0～100μg/ml的浓度范围之内，铌、钽的线性方程分别为：y=1421.13x+26.48

y=503.36x+10.44

两方程的相关系数均＞0.999995，说明线性良好。

表3 加入乙醇前后方法检出限对比

连续进行11份样品空白溶液的测定，计算方法检出限，结果如表3所示。在加入6%乙醇之后，两种元素的方法检出限均降低，这对于同时对不同样品中不同含量水平铌钽的测定有着积极的作用。加入6%乙醇后检出限降低的原因分析如下：①乙醇有着分子间结构合力小及表面张力小的特点，加入乙醇之后，能够有效降低乙醇-水体系的表面张力，形成细密的雾滴，有利于雾化效率的提升，从而提升了谱线强度[5]；②乙醇虽然有增敏效应，但对于背景噪音来说，其增敏效果并不明显[6]；③乙醇的加入改变了基体组成，减小了基体效应，从而降低了非光谱干扰。最终确定Nb2O5检出限为5.18μg/g，Ta2O5检出限为3.01μg/g。

2.4 精密度及准确度

各称取11份标准样品（钽矿石GBW07154、GBW07155），进行分解和测定，测定结果如表4所示。结果表明，ICP-AES精密度优良，相对于低含量样品测定来说，高含量样品测定的精度更高。

表4 精密度及准确度

2.5 加标回收率

进行未知样品的加标回收实验，称取未知样品两份，分别加入等量GBW07154和GBW07155，进行回收率的计算，结算结果为：Nb2O5的回收率在97.7～101.9%之间，Ta2O5的回收率在96.8～97.2%之间，符合样品检测要求。

3 实际样品分析

本实验方法利用ICP-AES线性范围宽的优势，采用乙醇作为增敏剂，以此来解决ICP-AES检出限高的问题，利用此方法对同批次的精矿和尾矿进行测定，效果良好，如表5所示。

表5 实际样品测定结果

4 结论

综上所述，乙醇是ICP-AES测定矿石及选冶样品中铌钽中理想的增敏剂，不仅能够实现良好的增敏效果，且能够降低检出限，弥补了ICP-AES测定化探和岩矿样品中铌钽灵敏度低、检出限高的问题，有利于不同含量层次样品的同时测定。打破了以往精矿和尾矿分别采用ICP-AES和ICP-MS两种方法测定的局限性，避免了采用不同仪器测量系统差的问题。

[1]姚玉玲，吴丽琨，刘 卫，李 刚.乙醇增敏-电感耦合等离子体发射光谱法测定矿石及选冶样品中的铌钽[J].岩矿测试，2015，02：224～228.

[2]王冀艳，刘 勉，闫红岭，连文莉，张 帆.硫酸氢钾沉淀分离-2-（5-溴-2-吡啶偶氮）-5-二乙氨基苯酚光度法测定矿石中铅[J].冶金分析，2016，04：71～75.

[3]马生凤，温宏利，李 冰，王 蕾，朱 云.微波消解-耐氢氟酸系统电感耦合等离子体发射光谱法测定铌钽矿中的铌和钽[J].岩矿测试，2016，03：271～275.

[4]谈建安，余志峰，王建波.电感耦合等离子体发射光谱法测定多金属矿石中的钼[J].岩矿测试，2011，04：469～472.

[5]闫红岭，来新泽，王 琳，程 祎，王筱丽.常压混酸溶矿——电感耦合等离子体发射光谱法测定铌钽[J].世界地质，2011，03：493～496.

[6]杜 梅，许 涛.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌精矿中铌、锰、钛[J].理化检验（化学分册），2014，03：317～319.

P575

A

2095-2066（2016）35-0123-02

2016-12-3