ICP—OES测定地质矿样中的Zr和Hf

王全琼++刘建斌

摘 要：采用ICP一OES电感耦合等离子发射光谱法对有色地质矿样中的Zr（Hf）的含量进行测定，并对样品的溶解分析提取方法、分析谱线等进行了详细的研究。通过碱熔、硝酸一酒石酸提取法对国家标准样品进行测定，所得到的结果与标准值相符合，RSD小于2%，加标回收率在97%～105%之间。该方法所得结果不仅准确度较好，精密度也较高，且过程简便快速，得到的结果也令人满意。

关键词：电感耦合等离子发射光谱法 碱熔 地质矿样 Zr Hf

中图分类号：P575 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（c）-0020-01

锆在地壳中的质量分数约为0.02%，铪常与锆共生，含量不及锆多。一般锆矿物中铪只占锆铪总质量的1%～2%。锆、铪具有一系列优良的性能，如良好的耐热性、可塑性、耐腐蚀性、突出的核性能等，是原子能、电子、化学、冶金、国防等工业的重要原材料。锆和铪的电子结构和物理化学性质极为相似，按电位排序，锆接近铍、铝，是一种强还原剂，比铪稍活泼。至今测定锆（铪）含量的方法有很多，如：重量法、容量法、分光光度法、荧光光度法、电化学分析方法等等，这些方法的效果均不错，但其操作步骤却都比较复杂、繁锁、测定周期长，而该文采用ICP-OES同时测定地质矿样中的Zr（Hf）含量，其操作方法简便，效果良好，更具实用价值。

1 实验部分

1.1 仪器及主要工作条件

安捷伦科技有限公司生产的ICP-725电感耦合等离子体发射光谱仪。

主要仪器工作条件：高频输出功率1.3 kW；等离子气流量15 L/min，辅助气流量1.5 L/min，雾化器流量0.7 mL/min；观察高度10 mm，仪器稳定延时10 s，一次读数时间4 s，进样延时10 s，泵速15 rpm，快泵（样品延时/清洗），重复次数3次，锆的分析谱线为343.823 nm，铪的分析谱线为263.872 nm。

1.2 实验方法

称取0.5000 g样品放在刚玉坩埚中，加3 g过氧化钠，搅拌均匀，再加入样品1 g。在700 ℃下熔融10 min，取下，稍冷，沸水浸取融块，煮沸3～5 min，冷却后过滤，用2%的NaOH、水洗涤烧杯并沉淀若干次，将沉淀连同滤纸（将滤纸撕碎）放回原烧杯中，加入25%的HNO3 40 mL和10%的酒石酸10 mL，加热至近沸将沉淀溶解，冷却，将溶液和滤纸一起移入100 mL比色管中，并吹洗烧杯内壁，用水稀释至刻度，摇匀澄清，把电感耦合等离子发射光谱仪上所选定的工作条件与标准系列同时上机进行测定。

2 结果与讨论

2.1 溶矿方法及酸度的选择

含锆矿物一般比较难于分解，很难溶于酸类，尤其是无水锆石，所以通常采用碱溶法。本文采用过氧化钠熔融分解矿样，水解是锆、铪络合反应的重要组成部分，各种含氧配位体与锆、铪的键合能很接近，因此无论在酸溶液还是碱溶液中均能发生水解反应。为避免酸化复溶解盐类水解产生沉淀，使样品结果偏低，该文采用硝酸+酒石酸复合溶液浸取盐分，因锆（铪）能与酒石酸（盐）生成较稳定的络合物，可防止锆（铪）以氢氧化锆（铪）的形式从溶液中水解析出，试验表明在多种酸中，HCl、HNO3在测定过程对仪器或样品干扰效应相对是最小的，本法用硝酸+酒石酸复合溶液溶解盐分，并在此介质中直接测定锆、铪的含量。经试验表明在2%～10%的溶液酸度中，其浓度的变化对于结果无明显影响，本法采用约5%的溶液酸度进行测定。

2.2 分析谱线的选择、功率的影响

本法分别对待测元素进行多条灵敏线测试比较，选出锆最佳分析谱线为343.823 nm，铪最佳分析谱线为263.872 nm，由于锆、铪的激发能较高，属难激发元素，本方法选用1.3 kW的功率。

2.3 干扰的消除校正

本法中锆（铪）标准工作溶液采用空白系列溶液配备，保证了样品与标准的进样、雾化效率一致，消除了测定中产生的物理、电离干扰。本法试验时采用10 ?g/mL的Rh元素做内标校正与不用内标时测定的结果相符合，为了方便快捷，可以不采用内标测定。

2.4 方法的精密度、检出限、准确度及加标回收率

采用本方法在所选定的最佳测定条件下，连续测定空白溶液11次，以3倍标准偏差计算出检出限，锆的检出限为0.28?g/g，铪的检出限为0.61 ?g/g。称取0.5000g不同的国家一级标准样品做加标回收试验，锆加入量100 ?g，铪加入量20 ?g，锆铪的回收率均在97%～105%之间。对同一标准样品平行测定11次，结果与标准值相符合，其锆和铪结果的相对标准偏差小于2%，结果获得良好的精密度，而且检出限低，准确度高，满足测定需要。结果见表。

3 结语

本法用过氧化钠熔融很好的分解了样品，利用硝酸+酒石酸复合溶解，有效解决了锆（铪）水解析出的问题，本法中标准曲线系列和样品结果均由仪器直接算出，上述所得平均值及RSD也由仪器算出，本法具有较高的准确性和精密度。由于勿需分离、本方法具有简单、快速的特点，在地质样品分析中有实用价值。

参考文献

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