火焰原子吸收快速测定锑矿石中常量锑

2020-09-08韩婷婷余文丽刘帅涛

河南化工 2020年8期

韩婷婷，余文丽，刘帅涛

(1.中化地质矿山总局河南地质局，河南郑州 450011 ； 2.河南省有色金属地质矿产局第七地质大队，河南郑州 450018)

锑在工业上有广泛的用途，已被广泛用于生产各种阻燃剂、玻璃、橡胶、涂料、半导体等产品，在通讯器材、医疗器材、国防武器等方面也有重要的用途。因此，锑矿的开发利用十分重要，快速准确且简单易行的测试方法十分必要。目前测定锑的方法有容量法、极谱法、光度法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法，电感耦合等离子体光度法[1]。可用于锑的常量分析方法有容量法、碘化钾-硫脲光度法、极谱法等。硫酸铈容量法被列为国家标准方法，但是锑矿石的伴生元素很多，用到的还原剂硫酸肼有毒需要高温滴定，分析效率较低，不容易被掌握。高锰酸钾容量法，本身指示剂颜色变化不明显，导致终点不明显，因此容量法在测试锑矿中效率较低[2]。碘化钾-硫脲光度法测试过程繁琐，测试过程中用有机试剂苯来进行萃取，污染环境且对人体有害，在生产中不易进行大批量的运用。极谱法能测定含量范围0.1%～10%的锑矿，但由于需要使用汞试剂，污染环境且有害身体，目前基本不用这个方法[1]。

目前锑矿石的测定已经很多采用仪器测定。马新荣等[3]采用王水溶矿，电感耦合等离子发射光谱测定，存在的问题是对于某些难溶矿物,可能会有分解不完全，导致测定结果偏低的问题。魏软等[4-5]采用四酸和五酸混合酸的分解，ICP-OES测定，对于0.05%～5%的锑有较好的效果。李皓等[6]采用碱熔分解矿石样品，虽然分解比较完全，存在盐类太多，背景干扰增大的不利因素。王淑梅等[7]采用硝酸和酒石酸溶矿，原子吸收光谱法测定辉锑矿中的锑。对于辉锑矿来说，硝酸和酒石酸能完全溶解辉锑矿中的锑，但对于测试样品不是辉锑矿的复杂样品可能存在溶解不完全。陈昌骏等[8]采用原子荧光光谱法，多测定含量较低的锑，高含量的分取比太大或者需要二次分取而导致结果不准确。

针对实际生产中需要进行批量样品测定的要求，本文采用硫酸、硝酸处理样品，在溶解体系中再加入氢氟酸，使得难溶样品溶解得更彻底，选择出最佳的溶矿方法，建立了原子吸收测定常量锑含量的方法，适用于1%～20%的锑矿样品的测定。本文采用原子吸收光谱法测定，较ICP-OES来更为经济、快速、准确度也高，较原子荧光比较，不需要多次稀释即可准确测试较高的含量，因此可以很好的满足生产分析的需求。

1 实验部分

1.1 主要仪器

A3原子吸收分光光度计，北京普析；锑空心阴极灯；乙炔气体，99.6%；温控电热板；烘箱。

1.2 主要试剂

硫酸，分析纯，1.84 g/mL；硝酸，优级纯，1.42g/mL；氢氟酸，分析纯，1.15 g/mL；盐酸，分析纯，1.18 g/mL；试验用水为去离子水。

锑标准储备溶液：准确称取0.200 0 g高纯金属锑粉(99.9%)于250 mL烧杯中，加入20 mL(1+1)硝酸，加盖，在电炉上加热溶解完全。冷却至室温，转移到1 000 mL容量瓶中，用二次去离子水(无氯离子)稀释至刻度，混匀。此溶液浓度为ρ(Sb)=200 μg/mL。

1.3 仪器工作条件

实验选定的最佳工作条件：元素锑，特征谱线231.2 nm，燃烧器高度10 mm，灯电流4 mA，狭缝宽度0.2 nm，空气流量5.0 L/min，乙炔流量1.6L/min。

1.4 标准曲线的绘制

取锑标准储备液0、1.00、2.00、5.00、10.0、15.0、20.0 mL于一系列100 mL容量瓶中，加入20 mL(1+1)盐酸，以下同样品分析步骤。绘制标准曲线，其中相关系数为r=0.999 6。

1.5 试验方法

称取0.100 0 g试样置于50 mL聚四氟乙烯烧杯中，以少许水润湿之后，加4 mL硫酸(1.84g/mL)，盖上烧杯盖子，放置于180 ℃控温电热板上，加热至刚冒硫酸白烟，取下冷却。加入10 mL HNO3(1.42 g/mL)，5 mLHF(1.15 g/mL)酸，继续加热1.5～2 h，取下烧杯盖，蒸发至冒三氧化硫白烟，中间摇动几次烧杯，加速试样的分解，蒸发至约2 mL，取下冷却。加入20 mL(1+1)盐酸，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，澄清。分取5～20 mL溶液到100 mL容量瓶中，使得吸光度在标准曲线范围内，用10%的盐酸溶液稀释至刻度，摇匀待测。

2 结果与讨论

2.1 样品处理方法的选择

三氯化锑在110 ℃的时候会挥发，因此锑矿石的分解应该避免在盐酸溶液中蒸发或者煮沸。因此通常用硫酸、硝酸或者二者的混合酸分解锑矿石。本实验比较了(浓硫酸+硝酸)混合酸1、(硫酸+硝酸+氢氟酸)混合酸2、王水分解，这三种熔矿方法的结果。

选取4个样品，H1-H4((H1-4)测试结果为容量法的结果)和GBW07280、GBW07279、GBW07175三种锑矿的国家标准物质共7个样品，称取6份，分为两组。分别用三种方法溶矿，测定结果见表1。

表1 三种溶矿方法的实验结果

由表1可知，使用方法混合酸1和王水溶矿，对于个别样品，可能由于硅含量偏高或者矿物组成比较复杂的物质，溶矿不完全，样品含量偏低。相比较而言加入氢氟酸溶矿后测试结果更好。因此采用硝酸、硫酸、氢氟酸混合方法溶矿。

2.2 溶矿温度的影响

选取了GBW07280、GBW07279、GBW07175三个标准物质，电热板温度分别设置为150、160、170、180、200 ℃，对比溶矿温度对锑结果的影响。

表2 溶矿温度的影响

由表2可以看出，温度<170 ℃，硫酸蒸气很难挥发，可能导致溶矿不完全且溶矿时间过长。温度>180℃，硫酸蒸的太快，溶矿时间太短也可能导致溶矿不完全，故采用170～180 ℃。为防止硫酸冒烟太快，溶剂蒸发太快，可能导致某些难溶样品分解不完全，开始溶矿时候，需要盖上烧杯盖让样品溶解完全。后面需要蒸到小体积时，可以把烧杯盖拿掉。