ICP-OES 法测定煤焦中钾、钠、磷、铁、锰、钛含量的研究

覃双环，许家宝

（阳春新钢铁有限责任公司，广东 阳江 529600）

0 引言

随着科技的发展和社会的不断进步，与炼铁行业相关的生产技术和工艺水平逐渐提高。高炉生产过程中的铁矿石品位跟焦比、铁水产量的关系是一个重要的生产要素，通常采用焦比的变化公式来计算和分析铁矿石品位变化对焦比的影响，从而间接反映出煤焦质量变化对于高炉炼铁的影响。

在配矿过程中，煤焦中氧化钾、氧化钠、磷、铁、氧化锰、二氧化钛的含量会直接影响到高炉配矿的理论测算，为指导高炉配矿，提高配矿理论预测的准确率，需对煤焦中氧化钾、氧化钠、磷、铁、氧化锰、二氧化钛化学成分含量进行检测方法的测定研究[1]。本文以电感耦合等离子体原子发射光谱法为研究背景，对检测曲线标液中的共存元素钾、磷等的干扰进行了实验研究，找出相应的改进措施，并通过实践验证了采用电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定煤焦中钾、钠、磷、铁、锰、钛的含量的可行性[2]。

1 实验部分

1.1 实验方案的确立

通过查找相关标准及文献资料，结合现场情况，制定出符合现状的最佳检测方法：根据物料的性质，采用盐酸、氢氟酸、硝酸、高氯酸进行样品溶解；因在检测过程中需去除掉碳，故基体确认是酸性溶液；确定钾、钠、磷、铁、锰、钛元素的分析线波长（nm）；在仪器最佳条件下测定标液各元素强度并绘制曲线。

1.2 分析方法的建立

从元素周期表选出要分析的元素，选择该元素分析谱线所有信息中元素附近干扰影响小的波长，输入根据实验所选择的仪器分析谱线的最佳测定条件。

1.3 系列标准溶液的配制

根据样品的性质，基体采用10 mL 盐酸（优级纯）（1+1），移入100 mL 容量瓶中，在未稀释到刻度前加入已经计算好的待测元素标准溶液，使标准溶液酸度与试液基本一致，用水稀释到刻度，混匀。以不加标准溶液的试液作为空白溶液，待测元素含量应在所作曲线范围之内，系列标准溶液的数量由精度要求来决定，设定为5 个。

1.4 工作曲线的绘制

在仪器的最佳条件下，各元素选定的波长处，测定系列标准溶液中各元素的强度，当工作曲线的线性相关系数≥0.995 时，即可进行分析溶液的测定，根据光强度和浓度的关系，计算机自动给出各元素的质量浓度。根据各分析元素测定需要，分别以电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定各分析元素谱线强度，以分析元素浓度为横坐标，以谱线强度为纵坐标，绘制工作检测曲线。

1.5 样品分解

称取0.100 0 g 试样，置于聚四氟乙烯烧杯中，加入10 mL 盐酸（1+1）、3～5 mL 氢氟酸，低温加热至样品不再继续溶解后，加入5 mL 硝酸、2 mL 高氯酸，继续加热溶解至冒白烟近干时，将烧杯取下，冷却后加入10 mL 盐酸（1+1），以水冲洗烧杯内壁，加热至盐类溶解[3]，冷却，用中速定量滤纸过滤至100 mL 聚丙烯容量瓶中，确保溶液清亮和无可见颗粒物，定容摇匀。以同样的方法制备空白溶液。

2 数据分析与讨论

2.1 精密度

为验证方法的稳定性，本实验对同一样品中的K2O、Na2O、P、Fe、MnO、TiO2含量进行了11 次测定，结果如表1 所示。

表1 方法的精密度（n=11）

由表1 可见，该方法测定样品中K2O、Na2O、P、Fe、MnO、TiO2的质量分数的相对标准偏差均在2%以下，数据精密度较好，数据偏差程度低。

2.2 准确度

2.2.1 检测对比

为验证该方法的准确性及可操作性，确保该方法的准确可靠性，分别采用不同厂家及型号检测设备对5 个样品进行检测对比，实验结果如表2 所以示。

表2 方法的准确度（实验对比）

由表2 可见，不同厂家及型号设备测定的样品中K2O、Na2O、P、Fe、MnO、TiO2的含量结果相近，偏差较小，验证了检测结果的准确性。

2.2.2 加标回收率

称取0.1000g试样，按照样品分解步骤溶解样品，测定其K2O、Na2O、P、Fe、MnO、TiO2的含量，为验证该方法的准确度，对样品进行加标回收实验，向各待测元素中分别加入一定量标准溶液，实验结果如表3 所示。

表3 方法的准确度（加标回收率）

由表3 可见，加标回收率在96.15%～101.93%，准确度较高。

3 改进对策

1）若仪器最佳测试条件不佳，例如高频功率、雾化气压力、等离子体流量、光谱室吹扫气等选择不佳，会直接影响检测数据。通过多次测试仪器最佳条件，由实验选择得出仪器的最佳测试条件，确保仪器在检测过程中处于最佳状态。

2）若检测元素最佳谱线的选择不佳，会直接造成检测样品不稳定。通过实验得出，根据试样的干扰情况及待测元素的含量，选择干扰少、灵敏度高、背景小、对称性和峰形好的分析谱线。

3）在绘制曲线过程中，钾的工作曲线无法达成线性关系，通过多次实验原因分析确认，查出是磷标液对钾标液有干扰，针对此干扰进行逐一排除：通过检测分析确定磷标液每毫升所含钾的百分含量，根据磷标液每毫升所含钾的百分含量计算到曲线配制浓度中，再根据计算后的浓度进行曲线建立；通过采取应对措施及进行实验对比确认，验证了采用电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定煤焦中钾、钠、磷、铁、锰、钛的含量的可行性。

4 结论

通过实验方法的验证，确定了采用盐酸、氢氟酸、硝酸、高氯酸对样品进行溶解，在稀盐酸介质中用电感耦合等离子体发射光谱法测定煤焦中K2O、Na2O、P、Fe、MnO、TiO2的含量，该方法简单、快速，稳定性好、精密度高、准确度高，能及时出具相应的数据，提高了高炉配矿理论预测的准确率，确保了生产的顺利进行。