电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铬铁矿中Cr、TFe2O3含量

吴 晶

（宁夏建设职业技术学院，宁夏银川 750021）

铬的主要矿物为铬尖晶石类矿物，生成于超基性岩的纯橄榄岩和蛇纹岩中，铬铁矿化学通式为（Mg，Fe）（Cr，Al， Fe）2O4[1]。这类矿物中，Cr2O4的含量为8%～62%，FeO 为0～18%，MgO 为6%～16%，Al2O3为0%～33%，Fe2O3约为2%～30%。铬铁矿简项分析的主要项目是Cr、TFe2O3、FeO、SiO2，铬铁比为铬铁矿主要工业指标。所以准确测定Cr 和TFe2O3的意义重大。

采用传统的分析方法，手续冗繁复杂，需要几个体系，每个体系都有严格的要求，如酸溶-硫酸亚铁铵容量法测Cr，要严格控制溶矿时间和温度，防止焦磷酸盐的出现，在后期加入过量的氧化剂过硫酸铵和少量的硫酸锰，通过观察高锰酸根的紫色出现，才能够判断是否氧化完全，同时高锰酸根又干扰铬的测定，必须加入盐酸或氯化钠使高价锰还原，反应产生的氯气需煮沸除去，在煮沸除去氯气时，容易跳溅，使结果偏低。

采用过氧化钠碱熔-重铬酸钾容量法测铁，由于铬干扰铁的测定，必须分离铬，严格控制碱度1%～2%，然后过滤洗涤等，否则干扰测定，使结果偏低。采用氢氟酸-高氯酸-硫酸分解测定多项，最后制成2%的盐酸溶液，盐酸使铬生成易挥发的氯化铬酰，使Cr 结果偏低，且生成的氯化铬酰有剧毒，危害人体健康。本文采用硫磷混酸湿法分解样品，使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定铬铁矿样品。

1 实验部分

1.1 仪器

ICP-6300电感耦合等离子体原子发射光谱仪。

1.2 试剂

①硫酸；②磷酸；③铬标准溶液[ρ（Cr）=1 000μg/mL]；④三氧化二铁标准溶液[ρ（Fe2O3）=5.0g/L]；⑤铬标准工作溶液[ρ（Cr）=50.0μg/mL]；⑥三氧化二铁标准工作溶液 [ρ（Fe2O3）=500μg/mL]；⑦三氧化二铁加标溶液[ρ（Fe2O3）= 50μg/mL]。

1.3 分析步骤

称取0.0500～0.2000g（精确至0.0001g）试样，置于150mL小烧杯中，用少许水润湿，加入10mL 硫磷混酸（1+1），摇散试样，加盖表面皿，于电热板上加热分解，直至样品分解完全后取下，冷却。移入50mL 容量瓶中，摇匀，此为母液。再分取10mL 母液定容至100mL，摇匀待测。

2 结果与讨论

2.1 酸度选择

因为硫磷混酸密度比较大，仪器雾化效果不好，对仪器损害较大，使结果偏低。故选择空白做酸度实验，分别对2%，4%，6%，8%，10%五个混酸的空白Cr 进行测定（n=6），结果如表1所示。

表1 混酸酸度选择

从表1可知，硫磷混酸为2%时影响最小，故酸度选择为2%。

2.2 线性范围和方法检出限

在优化条件下，测定校正空白和标准系列，得标准曲线相关参数和该标准溶液系列下的线性范围。平行测定试剂空白溶液12次，计算3倍标准偏差，得到方法检出限。经测定：相关系数为1.000 0，方法检出限Cr 为0.50μg/g，线性范围为0～50μg/mL。方法检出限TFe2O3为0.30μg/g，线性范围为0～500μg/mL。

2.3 精密度和准确度

在优化条件下，选择GBW07101，GBW07102，GBW07202， GBW07821四个国家一级标准物质按照分析步骤分析，相对标准偏差（RSD，n=6）Cr 为0.17%～6.86%、TFe2O3为0.17%～0.98%。结果如表2、表3所示。

表2 Gr精密度和准确度

表3 TFe2O3精密度和准确度

2.4 加标回收试验

按操作步骤配制6份GBW07202母液，并往其中加入铬标准工作溶液[ρ（Cr）=50.0μg/mL]10mL，三氧化二铁加标溶液[ρ（Fe2O3）=50μg/mL]10mL，按分析步骤分取溶液制备样品待测液，所得结果如表4所示。

表4 回收率试验

2.5 对比试验

传统方法采用酸溶-硫酸亚铁铵容量法测Cr，过氧化钠碱熔-重铬酸钾容量法测TFe2O3，为了进一步证实本方法是可行的，用硫磷混酸湿法分解样品，将电感耦合等离子体发射光谱法测定Cr，TFe2O3与传统容量法测定Cr，TFe2O3进行比对，比对结果如表5、表6所示。

表5 Cr的结果

表6 TFe2O3的结果

实验表明：电感藕合等离子体发射光谱法优于容量法，结果更相近。

3 结语

本文采用硫磷混酸分解样品，因磷酸在加热至100～300℃时具有极强溶解矿物的能力。再加入硫酸，分解温度可提高至360～380℃，硫酸具有很强的氧化性，在试样分解的同时可将铬氧化成六价，更有利于试样的分解，同时防止焦磷酸盐的出现。镁铬铁矿、铝铬铁矿、富铁铬尖晶石等难溶矿物均可被混酸完全分解。如果溶融物不透明，表明分解不完全，应继续溶解，保证溶融物透明。该方法准确度高、操作简单、速度快，可以一次性分解样品，一个系统完成测定，避免了容量法冗繁复杂的操作过程，节约了成本，提高了效率，可用于批量检验。