电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定高钛渣中的铁、钴、镍的含量

2018-01-16郭传华李化全董文戎

山东化工 2017年24期

郭传华,李化全，董文戎

(1.淄博市产品质量监督检验所，山东淄博 255200；2.山东东佳集团研发中心，山东淄博 255200)

钛白粉(学名二氧化钛)广泛的应用于涂料、塑料、造纸等行业，与人们"衣、食、住、行"密切相关，成为市场价值仅次于合成氨和磷化工的第三大无机化工产品。钛白粉工业的发展与整个国民经济发展有着密切的关系，其消耗量的多寡，可以用来衡量一个国家国民经济发展水平和生活水平的高低，被称为经济发展的"晴雨表"。钛白粉的生产方法有硫酸法和氯化法两种，国外主要是氯化法生产工艺，国内主要是硫酸法生产工艺。随着国内技术进步和发展，钛白粉生产技术逐步由硫酸法工艺向氯化法工艺过度的趋势，但是迄今为止，国内氯化法钛白粉企业产量占比不足10%，除了锦州钛业采用熔盐氯化实现了连续开车生产运行外，其他几家均有波折。究其原因，一是氯化法钛白粉生产工艺技术复杂，设备控制要求高，二是对原料的选择十分苛刻，原料的选择直接影响到能否顺利开车、产品质量和经济运行成本。氯化法钛白粉生产工艺技术除了美国杜邦公司(现在的科慕公司)采用高品位钛矿外，其他全部为高钛渣或者UGS渣，高钛渣中的铁、钴、镍等有色元素直接影响到钛白粉的颜色，这也是国内钛白粉无法无法走向高端的主要原因之一。目前对有色元素铁、钴、镍的测定一般采用原子荧光法(XRF)进行测定1)，但是该方法样品制备繁琐，需要高温熔融制备成为玻璃体后测定，虽然测试结果的重现性较好，但是准确度不高；或者采用金属合量滴定法，误差更大2，3)，而且化学分析方法操作繁琐，分析流程长。除上述方法外，其他分析测试方法目前还未见报道。为了解决上述方法的不足，我们采用ICP-OES 分析技术进行高钛渣中 Co、Fe、Ni 测定方法研究，效果良好，方法具有较高的精密度和准确度。方法简便快捷，适用于氯化法钛白粉生产原料的控制。通过该方法的使用，能够提高国内氯化法钛白粉企业原料控制的准确性和一致性，为有效的提高氯化法钛白粉的产品质量奠定基础。

1 试验部分

1.1 仪器及试剂

UV-2100型电感耦合等离子发射光谱仪(美国PE 公司)；高纯水制备器(江苏金坛仪器公司)；超声波振荡器(上海雷磁仪器公司)；WX-4000型微波消解(上海屹尧公司)；硝酸(1+1) 分析纯；浓盐酸分析纯；氢氟酸分析纯；铁标准溶液：1000mg/L。溶解1.000g纯铁丝于50mL的1/1的硝酸中，并用去离子水稀释到1L。

钴标准溶液：1000mg/L。溶解1.000g金属钴于1/1的盐酸中，并用1%的盐酸稀释到1L。

镍标准溶液：1000mg/L。溶解1.000g金属镍于1/1的硝酸中，并用1%的硝酸稀释到1L。

1.2 样品的制备方法

高钛渣溶液制备一般采用化学熔融法，该方法制备时间长，操作不好或者初学者容易造成样品分解不完全，直接影响测定结果。本试验选择了微波消解分解样品，效果理想，操作简单快捷。

1.2.1

精确称取0.1000g高钛渣样品于聚四氟乙烯消解罐中，加入3mL HNO3、3mL HCl 及1mL HF，混匀，加盖密封。

1.2.2

将消解罐置于WX-4000型微波快速消解系统中，并确认温度罐和压力罐已分别与温度传感器和压力传感器连接。

1.2.3 消解系统参数

消解系统参数见表1。

表1 消解系统参数

1.2.4

待冷却至低于80℃后取出消解罐，并转移至容量瓶稀释定容。

1.2.5

准确吸取上述溶液5 mL 试液于100 mL 塑料瓶中，摇匀待测。

1.3 混合标准溶液的系列

移取适量钛标准溶液，按表2 所示，配制成混合标准溶液系列。

表2 混合标准溶液系列 μg/mL

2 结果与讨论

2.1 分析谱线选择及钛基体影响考察

因为高钛渣中的主要元素是钛，所以考察了基体钛对其他元素的干扰。分别对浓度为10、20、30μg/mL 的纯铁溶液、纯钴、纯镍溶液及混和标准溶液进行扫描，结果表明，Ti的334.904 谱线对铁的372.0存在对有干扰，Ti的399.0 谱线对铁的372.0无影响。为了使基体与试验样品一致，我们还是进行了基体匹配，试验选择了Co的345.4、Fe的372.0、Ni的341.5、Ti的339.0作为分析谱线。