矿石组分中五氧化二磷分析方法的选择与评价

2015-12-13张秀丽

新疆有色金属 2015年5期

关键词：五氧化二磷钼酸磷矿石

张秀丽

(新疆有色金属研究所乌鲁木齐830000)

矿石组分中五氧化二磷分析方法的选择与评价

张秀丽

(新疆有色金属研究所乌鲁木齐830000)

本文通过对比现行国标和行业标准中，有关矿石组分中磷的分析检测方法，结合实验室分析活动中的实际状况，对现行的主流的四种测试方法进行评价，分析其适用情况，对其优缺点和应用方向进行阐述。

矿石五氧化二磷分析方法适用情况评述

1 前言

自然界中含磷的矿石种类较多，从分析测试的角度来看，主要有磷矿石、铁矿石、锰矿石、铬矿石、稀有矿、稀土矿和硅酸盐矿，而磷的分析方法也很多，根据1995年地质出版社出版的《磷矿石分析》一书的介绍就有：磷钼酸喹啉容量法；磷钼酸喹啉重量法；不预经溶矿快速磷钼酸铵容量法；酸溶磷钼酸铵容量法；铋盐EDTA容量法；磷钒钼黄比色法；快速磷钼蓝比色法；发射光谱法；X射线荧光光谱法共九种方法。

进入21世纪以来，含磷矿石样品的检测，按照国标的方法，一般趋向于选择酸碱滴定、分光光度法、X射线荧光光谱法和电感耦合等离子体原子发射光谱法四种方法，可以认为ICP－AES（电感耦合等离子体原子发射光谱法）和XRF（X-射线荧光光谱法）已成为当今矿石化学多元素分析的基本手段。

2 现行国标∕行业标准方法

3 分析方法评述

分析方法一般是按照方法的适应性进行选择：品位较高的，性质相对稳定的磷矿石采用酸碱滴定的方法；分光光度法的适用范围较广，尤其是磷钼蓝分光光度法是应用最广的一种方法；电感耦合等离子体原子发射光谱法和X-射线荧光光谱法，则主要是在进行稀有、稀土和黑色金属矿石的化学多元素分析中测定磷含量时采用。

3.1 磷钼酸喹啉法（国标）

测定磷矿石中的磷含量，目前大都选用准确度较高的磷钼酸喹啉法。该方法又分为重量法和容量法，重量法为仲裁法，容量法则主要用于日常生产的控制分析。

3.1.1 磷钼酸喹啉重量法

采用碱法（氢氧化钠）或者是酸法（王水）分解样品，加热蒸煮，加盐酸（或者将二氧化氮赶尽）调至酸性。在酸性介质中，正磷酸根与喹钼柠酮沉淀剂反应生成黄色磷钼酸喹啉沉淀，经过滤、洗涤、干燥和称量所得沉淀，根据沉淀质量换算出五氧化二磷的含量。

磷钼酸喹啉重量法适用于常量组分的测定,有时也可以用于低含量组份的测定,该法适用范围广，准确度极高,常用于仲裁分析。

但该法与后面所提到的容量法和分光光度法相比,对操作条件要求较严,操作繁琐,耗时较长,故该法难以适应中间控制生产的需要。

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3.1.2 磷钼酸喹啉容量法

样品分解的方法与重量法一样，在酸性介质中，正磷酸根与喹钼柠酮沉淀剂反应生成黄色磷钼酸喹啉沉淀，经过滤、洗涤后，将沉淀溶解于碱标准滴定溶液中，然后用酸标准滴定溶液滴定过量的碱，即可求出五氧化二磷含量。

磷钼酸喹啉容量法在我国多用于肥料分析,其适用范围与重量法一致,其精密度、准确度同样较高。磷钼酸喹啉沉淀组成与理论值一致,不会产生滴定值偏高的现象。而在滴定时,游离的喹啉是非常弱的碱,不会参与酸碱反应,pH突跃大,终点明显,准确度较高。该法与重量法相比,经济、实惠、简单、快速且易于掌握,对于日常生产来讲是一种理想的传统分析方法。

3.2 分光光度法

分光光度法常用的方法有磷钼蓝分光光度法和磷钒钼黄分光光度法。

3.2.1 磷钒钼黄分光光度法

表1

在体积分数为5%～8%的硝酸溶液中，磷酸根离子与钒酸铵和钼酸铵生成可溶性的磷钒钼酸黄色络合物，在分光光度计波长420nm处测量其吸光度。

本法适用于矿石中各种含量磷的测定，微量磷也可用正戊醇、异戊醇和乙酸乙酯等将黄色络合物萃取至有机相中，进行吸光度测定。

3.2.2 磷钼蓝分光光度法

在酸性溶液中，用过硫酸钾作分解剂，将聚磷酸盐和有机磷转化成正磷酸盐。正磷酸盐与钼酸铵反应生产黄色的磷钼杂多酸，再用抗坏血酸还原成磷钼蓝，于710nm最大吸收波长处用分光光度法测定。

该法显色条件范围比较宽，易于掌握，有较高的灵敏度和稳定性，适用于各种矿石及钢铁合金中磷的测定。

3.3 电感耦合等离子体发射光谱法

ICP-AES法进行化学多元素的测试时，前处理的方法可分为碱熔融与酸分解法两类,碱熔法因加入碱类试剂对ICP-AES测定碱金属有一定影响,酸溶法通常采用盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸分解样品,采用盐酸、硝酸分解，氢氟酸除硅，高氯酸除氟即可，处理后的溶液清亮，可免除过滤，样品分解无残渣。试样溶液由载气导入电感耦合等离子体原子发射光谱进行测定。

ICP-AES是当今地质、材料主、次、痕量多元素分析最强有力的技术方法之一。它对主元素的分析精度虽稍逊于XRF，对痕量元素的灵敏度不如ICPMS，但对各类样品和主、次、痕量宽范围的适应能力使它在地质材料分析中具有广泛应用价值。

3.4 X-射线荧光光谱法

粉末样品用合适的熔剂熔融，以消除试样的矿物效应和颗粒效应，并熔铸成适合X射线荧光光谱仪测量形状的玻璃片。测量玻璃片中待测元素特征谱线的荧光X射线强度，根据校准曲线或方程式来分析，且进行元素间干扰效应校正，以获得待测元素的含量。

该方法的制样过程复杂，适用范围受限，应用不多。杨丽萍等采用压片制样方法分析了磷矿石中的6个主、次元素，并与经典化学方法相对照，证明了压片制样分析磷矿石也能得到相当准确结果。这就表明，对于磷矿石的主次组分测定，直接压片制样也是可行的，这使XRF技术简便、经济、不使用任何化学试剂、从而可以避免化学污染的优势得到充分发挥。而这也正是当今的科学发展观和环境理念所需要的。