电感耦合等离子发射光谱法快速测定铬铁矿中二氧化钛

朱炳文，赵玲，李胜生，张雅玲

（1 安徽省地质矿产勘查局332地质队， 安徽黄山 245000； 2安徽省地质实验研究所， 安徽合肥 230001）

电感耦合等离子发射光谱法快速测定铬铁矿中二氧化钛

朱炳文1，赵玲2，李胜生2，张雅玲2

（1 安徽省地质矿产勘查局332地质队， 安徽黄山 245000； 2安徽省地质实验研究所， 安徽合肥 230001）

通过采用HCl -HNO3-HF- HClO4溶解样品， 电感耦合等离子发射光谱测定铬铁矿中二氧化钛。本实验探究了样品溶液合适的测定酸度、共存离子的干扰以及选择合理分析线；并以测定了国家一级铬铁矿标样来验证方法的准确度和精密度，测定结果与标准值相符，且测定12次的相对标准偏差（RSD）均小于10%。

电感耦合等离子发射光谱；铬铁矿 ；二氧化钛

0　引言

在冶金工业上，铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢。金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。为了研究铬铁矿矿床、评价矿石质量和综合利用通常需要对铬铁矿进行全分析或多项分析。二氧化钛是其中必检项目。它的分析测定通常采用碱熔、脱硅、分离制备滤液再用二安替比啉甲烷比色法测定［1～4］。整个过程耗时耗力，满足不了实际需要。近年来，随着电感耦合等离子发射光谱法（ICP-AES）发展，ICP-AE已广泛应用于各种矿物中各种元素测定［5～9］。本文采用氢氟酸-盐酸-硝酸-硫酸分解样品，电感耦合等离子发射光谱法（ICP-AES）法测定。方法便捷，分析结果符合实验室测试质量管理要求［10］。

1　实验部分

1.1仪器及仪器工作条件

本实验采用ICAP6300全谱直读等离子体发射光谱仪（美国Thermo公司）（表1）。CID（电荷注入检测器） ； iTEVA操作软件； 高盐雾化器 ； 高盐中心炬管。

1.2. 标准溶液及试剂

钛标准储备溶液：ρ（TiO2（mg. L-1）=1000，逐级稀释到所需的浓度。

HF 分析纯试剂

HCl 分析纯试剂

HNO3分析纯试剂

表1　仪器工作条件Table 1 Working conditions for the instrument

HClO4分析纯试剂

H2O 蒸馏水

1.3实验方法

准确称取一定量待测样品于聚四氟乙烯坩埚中，蒸馏水润湿，分别加入HCl 、HNO3、HF、 HClO4，置于控温电热板上加热、溶解至冒白烟，取下，稍冷，加入HClO4、HCl少许继续放置电热板上加热。如此反复多次至氯化铬酰气体停止产生、白烟冒尽，取下，趁热加入 （1+1）王水10mL加热，待样品溶解完全后， 取下，稍冷，用水洗瓶吹洗坩埚四周.定容于100mL容量瓶中摇匀。备用。

将上述溶液和标准工作溶液一起于ICP-AES仪器测定。

2　结果和讨论

2.1分析线的选择

仪器附带软件中推荐钛（Ti）分析线有334.94nm、323.45 nm、和338.38 nm三条谱线，经过对试样及标准样品溶液的多次测试，比较图谱、背景轮廓及测定过程中数据稳定性以及结果的准确性，选定钛（Ti）的分析谱线： 334.94nm。

2.2介质和酸度的选择

按实验方法，浓度ρ（TiO2（mg. L-1）=5.0配制盐酸酸度为φ=5%、 10%、20%、30%，硝酸酸度为φ=5%、10%、20%，王水酸度φ=5%、10%、20%、30%的标准溶液。在相同仪器条件下用等离子体光谱仪测定三组不同介质、不同酸度标准溶液中元素的发射值。绘制不同介质、不同酸度对发射值影响见图1。

图1　酸度影响曲线图Fig.1 Acidity effect curve

盐酸、王水介质酸度在5%～30%范围内变化时，元素发射值逐渐降低；硝酸介质酸度在5%～30%范围内元素发射值略有增大；在5%～10%范围内，酸度对测量的影响不大。考虑到王水对各种金属氧化物和盐类均有较好的溶解效果，所以在试料分解方法中，选择用王水溶解残渣。王水酸度过小，元素溶解不完全，酸度过大，腐蚀仪器。综合考虑，控制待测溶液酸度在6%王水为宜。在仪器测定时尽可能保持校准曲线溶液与试料溶液的酸度一致，以降低酸度对测定的影响。

2.3共存离子影响

铬铁矿中主量元素铬（Cr）在溶矿过程中大部分挥发除去，残存在溶液中的铬极少，不干扰钛（Ti）的测定；硅（Si ）在氢氟酸作用下也挥发殆尽；铝（Al）、钙（Ca）、镁（Mg）、锰（Mn）、磷（P）等实验表明均不干扰钛（Ti）的测定；只有谱线323.45 nm、和338.38nm两条处有铁（Fe）和钒（V）干扰，选择分析谱线： 334.94nm作为分析线即可避免干扰。

2.4方法精密度

将铬铁矿石国家一级标准物质GBW07201、GBW07202分别单独溶矿测定12次，计算TiO2的相对标准偏差（RSD），数据统计结果详见表2。

表中RSD/%为基于标准值的相对标准偏差，RSD=（SD/ CS）×100%，SD=∑（Ci- Cs ）2/（n-1），SD为标准偏差，Ci 为分次测定值，Cs 为标准值。

2.5样品比对分析

抽取10件样品分别采取本法、常规二安替比啉甲烷比色法（比色法）进行比对分析，结果见表3。

3　结语

表2　标准物质分析结果Table 2 Analytical results of standard material

表3　两种方法分析结果Table 3 Analytical results of two methods

四酸溶矿，电感耦合等离子发射光谱法（ICP-AES）法快速测定铬铁矿中二氧化钛，具有样品处理程序简单， 测定结果准确。适合铬铁矿矿床、评价矿石质量和综合利用中的二氧化钛测定。该方法采用国家一级标准物质验证，测定结果均在标准值的允许误差范围之内，样品12次测定的RSD均小于10% 。

［1］（地矿部）岩石矿物分析编写组编.岩石矿物分析（第二分册）4版［M］.北京：地质出版社，2011.

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［4］刘芳.二安替比啉甲烷分光光度法测定高铬铁矿中微量钛［J］.理化检测-化学分册，2012，48（4）：488～489.

［5］于学敏，李琳，高景和，程少敏.土壤全量多元素的ICP-AES分析［J］.现代仪器，2001，2（1）：30～32.

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［9］GB/T6730.63-2006 铁矿石 铝钙镁锰磷硅和钛含量的测定电感耦合等离子发射光谱法［S］.2006.

［10］DZ/T0130.3-2006 地质矿产实验室测试质量管理规范［S］.

QUICK DETERMINATION OF TITANIUM DIOXIDE IN CHROMITE USING ICP-AES

ZHU Bing-wen1，ZHAO Ling2，LI Sheng-sheng2，ZHANG Ya-ling2
（1. No.332 Unit， Bureau of Geology and Mineral Exploration of Anhui Province， Huangshan， Anhui 245000， China； 2. Institute of Geo-analysis of Anhui Province， Hefei， Anhui 230001， China）

ICP-AES was used to determine titanium dioxide in chromite， which was dissolved in HCl-HNO3-HFHClO4. This paper studied the suitable acidity of sample solution， interference of coexisting ions and choice of reasonable analytical line. This method was verified for its accuracy and precision by measurement on national standard sample of chromite， with the measurement result in line with standard value， and RSDs for 12 times of measurement all less than 10%.

ICP-AES； chromite； titanium dioxide

1005－6157（2016）03－0232－3

O657.31； P618.33

A

2016-01-09

朱炳文（1967－ ），男，安徽黄山人，工程师，主要从事化学分析测试工作。