微波消解-lCP快速测定酸法氧化铝中硅铁钙镁

王小青

（神华准能资源综合开发有限公司氧化铝中试厂，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

内蒙古准格尔矿区煤炭具有“高铝、富镓、富锂”的特点，经燃烧后的粉煤灰中氧化铝含量可达50%以上，镓82g/t，锂290g/t。为实现煤炭清洁高值化综合利用，国家能源集团神华准资公司开展了高铝粉煤灰提取技术研究，建成了4000吨/年粉煤灰盐酸法提取氧化铝中试装置。

粉煤灰酸法生产的氧化铝采用冶金级氧化铝产品标准，其中杂质含量要求在0.02%以下。国家标准[1]规定了氧化铝中各杂质元素的测定方法。

测定不同的元素，采用的测试方法不同，对氧化铝试样的处理也不同。如测定硅、铁含量时，分别采用钼蓝光度法和邻二氮杂菲法测试，氧化铝需经碳酸钠和硼酸熔融处理；采用原子吸收光度法测定钙、镁含量，测定前氧化铝要经盐酸溶解处理。采用国标法测试存在以下问题：①样品处理时间长；②测试时间长，测定杂质元素含量时，需要配制多种不同的试剂。③手工分析误差大。

微波消解处理样品的特点是分解样品能力强，消解速度快，减少待测元素的污染[2-4]。

ICP-OES具有灵敏度高、精密度好、基体干扰小、多元素能够同时测定等特点，已被广泛应用于化学分析的各个领域，成为多种物质中常量及微量元素分析的重要手段[5-7]。

1 试验部分

1.1 试验原料及设备

试验所用样品为粉煤灰盐酸法生产的氧化铝。

试验试剂：硫酸（H2SO4），硝酸（HNO3），盐酸（HCl），优级纯，国药化学试剂有限公司；标准溶液：Al、Si、Fe、Ca、Mg等元素的标准溶液（国家有色金属及电子材料测试中心，GSB04-1726-2004）；标准系列：采用上述标准溶液进行配制；铝基体溶液：准确称取0.5000g经稀盐酸洗过的铝片，置于500mL烧杯中，加入100mL（1+1）盐酸，加热使铝片全部溶解后转移至500mL容量瓶中。

试验设备：微波样品消解处理系统（盈安美诚MD6）；ICP-OES：Optima 7300dv；梅特勒-托尔多电子天平。

1.2 试验方法

准确称取0.5000g样品，置于100ml微波消解罐中，在一定条件下进行消解。消解完后，将消解液全部转移至100ml容量瓶中，定容。采用ICP-OES测定各待测杂质元素。

2 试验结果与讨论

2.1 微波消解条件

分别用盐酸、硝酸和硫酸对样品进行了消解处理。结果表明，盐酸、硝酸溶样效果较差，因此舍弃盐酸、硝酸溶样。从下表可看出，硫酸溶样效果较好，所需时间短，因此确定采用硫酸溶样。

表1 微波消解试验结果

从表2中可以看出，温度对样品溶解效果有较大影响，当微波溶样温度设定为200℃，经过1小时可以溶解全部样品，如增加温度至220℃，溶样时间可缩短至30min。

表2 酸度及温度对样品溶解的影响

综上，确定氧化铝样品溶解的条件为：10mL硫酸（1+2），温度为220℃，时间为30min。

2.2 基体对待测元素影响

样品中主要元素为铝，为了研究Al对待测元素干扰的影响，在试验中加入不同含量的铝基体溶液。结果表明Al对待测元素有不同的抑制作用，为了消除干扰，测试过程中在标准溶液中加入与试样溶液同样浓度的Al。

表3 标准曲线溶液系列

2.3 元素分析谱线选择

根据样品中各元素的含量水平，选择灵敏度适宜、谱线周围背景低，且无其他元素明显干扰的谱线作为元素的分析线。

图1 样品中各元素的含量的谱线图

表4 元素分析谱线

2.4 检出限

在试验中我们将空白溶液平行测定11次，计算出标准偏差并乘以3，即得方法的检出限，如表5所示。

表5 待测元素的检出限

2.5 精密度

对同一试样连续进行11次平行测定，求出测定结果的相对标准偏差，结果如下表所示。

表6 方法精密度（n=11）

由上表可以看出，本方法具有良好的精密度，各待测元素的RSD)(n=11)在0.54%～2.29%之间。

2.6 准确度

采用加标回收法来评价测试方法的准确度，结果见下表。

表7 样品加标回收率

2.7 标准样品测试

采用本方法对氧化铝标准样品进行测试，结果与标准值进行对照。结果见下表。

表8 标准样品对比结果

3 结论

采用微波消解溶样，对ICP-AES同时测定酸法氧化铝中的Si、Fe、Ca、Mg等4中杂质元素的分析方法进行了探讨，建立了一种酸法氧化铝快速溶样、氧化铝主要杂质元素快速测定的方法。

与目前的标准方法相比，该方法灵敏度高、精密度与准确度良好、缩短溶样与测试时间，可大大提高工作效率，节省人力成本。