电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定铬矿中的铅、锌、镍、钛、磷

吕新明　李 鹏　王 东　张江山　刘 平　周安丽　狄 杰

(1 阿拉山口出入境检验检疫局，新疆 阿拉山口 833418；2石河子大学 化学化工学院，新疆 石河子，832003)

前言

在冶金工业上，铬矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。在耐火材料上，铬矿用来制造铬砖、铬镁砖和其它特殊耐火材料[1]。铬矿是我国重要的进出口商品，近年来，其贸易额不断增加。随着经济的发展，我国对进口铬矿的需求量也越来越大[2]。铬矿除了需要测定主含量元素铬外，还需要测定涉及有毒有害及杂质元素有：砷、镉、铜、锌、镍等。对这些项目的检验，按现有的国家标准测定方法虽然分析结果准确，但方法的流程长，工作量大，且一般只能进行单元素的分析，不满足口岸快速通关对时效性的要求。

电感耦合等离子体原子发射光谱法具有灵敏度高、干扰少、线性范围宽并能连续测定多种元素等优点[3]。对此，建立了ICP-AES法快速同时测定Pb、Zn、P、Ni、Ti五种元素含量的方法。方法的精密度和测定范围可以获得和国家标准分析方法一样的要求。同时，克服国家标准方法步骤繁琐、工作量大、耗时长等缺点，也会提高检验检疫等检测实验室的工作效率，保证检测实验室准确、高效出具检验结果[4-5]。

1　实验部分

1.1　仪器与试剂

ICAP6300电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国热电公司)，分析天平，马弗炉，铂金坩埚。

碳酸钠(分析纯)、四硼酸钠(分析纯)，铅(GSB04-1742-2004)、锌(GSB04-1761-2004)、镍(GSB04-1740-2004)、钛(GSB04-1757-2004)和磷(GSB04-1741-2004)元素的有证单标溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心)；GBW07132、GBW07133、GBW07134铬矿有证标准物质(济南众标科技有限公司)，GBW07818、GBW07162、GBW07163、GBW07164铬矿有证标准物质(地球物理地球化学勘察研究院)。

1.2　实验方法

称取0.1 g(精确至0.000 1 g)样品，置于烧过并铺有1.5 g熔融剂(碳酸钠与四硼酸钠质量比2∶1，混磨成粉末，置于塑料瓶内密封备用)的铂坩埚中，将熔融剂与样品混合均匀后用钳嘴包裹铂金的坩埚钳放人马弗炉中，在950 ℃下熔融30 min，取出后稍冷，用高纯水洗净坩埚外部，将坩埚放人盛有50 mL稀盐酸(1+9)的100 mL烧杯中，待坩埚中的样品在80 ℃下浸取完全后，将坩埚用水洗净取出，溶液移入100 mL容量瓶中，用高纯水定容，摇匀。

1.3　校准曲线制作

用有证单标溶液标准物质配制曲线，浓度列表参考表1。

表1　标准曲线配制浓度Table 1　Standard curve preparationconcentration　/(μg·L-1)

2　结果与讨论

2.1　仪器工作参数的选择

通过用正交实验对五种元素发射强度测定结果进行分析，各元素的等离子体发射强度基本在最大的位置，对铬矿测定元素的综合考虑，确定测定条件为：分析泵速75 r/min，功率1 250 W，雾化器气体流量0.5 L/min，垂直观测高度12 mm，积分时间30 s。

2.2　分析线选择

通过对各元素分析线强度和准确性测定，最终确定分析线(推荐)Pb 220.35 nm、Zn 213.86 nm、Ni 231.60 nm、Ti 323.45 nm、P 213.62nm。

2.3　方法检出限

按仪器的最佳实验室条件，在测定元素所选的波长处测定标准溶液待测元素的系列强度，绘制标准曲线，仪器软件自动拟合曲线，计算出曲线的相关性系数，见表2。

检出限按仪器的最佳实验室条件，对含基体铬元素的校准空白连续测定11次，以测定结果的3倍标准偏差所对应的浓度值为计算方法的检出限，见表2。

表2　方法的检出限Table 2　Method of detection limit

由表2可知，标准曲线的相关性达到0.996 58以上，方法的检出限在0.00022%～0.0015%。

2.4　方法准确度实验

2.4.1与标准物质比对

将铬矿的标准物质按照样品处理方法进行处理，按照实验方法测定标准物质，其测定结果与标准值进行比较，结果见表3。

表3　标准物质测定结果Table 3　Laboratory accuracy table　/%

经验证测定值与标准值差值均小于国家标准方法的允许差，甚至可以达到零误差。

2.4.2加标回收实验

为了验证方法的准确度，实验室对不同元素加入标准物质，加入标准值的浓度按照样品中各元素浓度的0.5、1、1.5倍，测量加标后样品的浓度，并计算加标回收率，结果见表4。

表4　样品加标回收实验Table 4　Sample recovery is determined

1)单位为mL。

表4结果表明所测5种元素，从测定高限数据到测定低限数据，加标回收率在89%～112%，均在合理的范围之内，结果满意。

2.5　精密度实验

实验室采集各种元素不同浓度的2个样品，按照实验方法进行处理后，对样品进行10次测定，通过计算相对标准偏差RSD，验证方法的重复性，见表5。

表5样品重复性验证

Table5Samplerepeatabilityverification/%

经验证方法的相对标准偏差(RSD)最大为4.9%、最小为1.8%，方法的重现性较好。

3　结语

采用碳酸钠与四硼酸钠作为混合熔融剂在铂坩埚中熔融，用酸提取同时测定铅、锌、镍、钛、磷五种元素，具有检测效率高(五种元素同时测定)，方法检出限低(最低检出限达到2.2 μg/g)，检测周期短及方法应用广。

填补了国内关于铬矿及其精矿检测的空白，铬矿中铅、锌、钛三种元素无相关的检测标准方法，查询文献也无相关的研究报道。

[1] 李享.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铬矿中5种化学成分[J].理化检验(化学分册)(PhysicalTestingandChemicalAnalysisPartB:ChemicalAnalysis), 2011,47(8):960-962.

[2] 秦立俊,乔柱,石慧,等.高温热水解-离子色谱法测定铬矿中氟含量[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2017,7(2):6-9.

[3] 刘爽,叶晓英,杨春晟.电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定高纯铝中Fe、Cu、Mg、Zn、Ti[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2017,7(2):42-45.

[4] 韩永光,李会兰.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铬矿中Mn、Ni、Co、CaO、MgO、Na2O和K2O[J].铁合金(Ferro-alloys),2015(9):46-48.

[5] 姚凌峰,李忠号,朱敏,等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铬矿中铁、铝、硅、镁、钙[J].天津化工(TianjinChemicalIndustry),2015,29(5):1008-1267.