钾长石中氧化钾含量测定方法探析

白 宁

(中国建筑材料工业地质勘查中心内蒙古总队，内蒙古 呼和浩特 010010)

钾长石是化学式K[AlSi3O8]的三个同质多象变体正长石、透长石和微斜长石的总称，在工业上可用于陶瓷原料、玻璃助熔剂、造纸、化工等众多领域。钾和钠为影响其产品质量的主要指标，一般工业品位要求钾长石中Na2O+K2O≥10%，K2O/Na2O≥2[1-3]，所以氧化钾含量测定的准确度对地质勘查工作和工业原料利用有着至关重要的作用。在实际样品检测过程中，氧化钾含量优先选用原子吸收法进行测试，但由于标准检测方法未对单矿种钾长石中氧化钾含量的最优测定方法进行推荐，在测试内蒙某矿区钾长石的氧化钾含量时，出现了原子吸收法结果系统偏高，复现性差的问题，为了解决这个难题，为客户出具准确的检测数据，本文将对目前原子吸收法和火焰光度法使用情况进行详细的分析和探究，选取一种最适合的检测方法，为钾长石矿产勘探工作提供准确的数据。

1 试验部分

1.1 原子吸收分光光度法[4-6]

1.1.1 样品前处理

称取0.2g(精确到0.000 1g)样品于铂坩埚中，用 水 润 湿，加 入0.5mL高 氯 酸(ρ=1.68g/mL)、10mL氢氟酸(ρ=1.15g/mL)，在电热板上加热至白烟冒尽，取下冷却后再加入0.5mL高氯酸(ρ=1.68 g/mL)，在电热板上蒸发至白烟冒尽，取下冷却后加入4mL盐酸(1+1)，10mL水，加热溶解，冷却后移入100mL容量瓶定容。

1.1.2 标准曲线

移 取 氧 化 钾 标 准 溶 液(ρ(K2O)=100.0μg/mL) 0、1、2、3、4、5mL分别置于100mL容量瓶中，加入4mL盐酸(1+1)，用水稀释至刻度线摇匀。绘制的标准曲线见图1。

图1 原子吸收分光光度法标准曲线

1.1.3 测试部分

在原子吸收分光光度计上，调节仪器工作状态到最佳，用水调零，依次测试标准系列溶液和样品溶液。按以下公式计算氧化钾含量。

式中：m1-从标准系列曲线上(或浓度直读)所得的待测溶液中氧化钾的量(μg)；ms-试料质量(g)。

1.1.4 测试结果

称取GBW03116和GBW03124两个国家标准物质样品各10份按照1.1.1步骤进行样品前处理，按照1.1.3部分进行测试(表1)。两种标准物质的氧化钾含量相对误差偏大，分别为1.98%和4.15%，并且测试结果系统偏高。

表1 标准物质氧化钾含量测定结果 (单位：%)

1.2 火焰光度法[4-7]

1.2.1 样品前处理

称取0.2g(精确到0.000 1g)样品于聚四氟乙烯坩埚中，用水润湿，加入0.5mL硫酸(1+1)、10mL氢氟酸(ρ=1.15g/mL)，低温加热分解试料，开始冒白烟后升高温度使烟冒尽，取下冷却后再加入2mL硝酸(1+1)，15mL水，加热溶解，冷却后移入100mL容量瓶定容。

1.2.2 标准曲线

移取氧化钾标准溶液(ρ(K2O)=100.0μg/mL))0、5、10、15、20、30mL分别置于100mL容量瓶中，加入2mL硝酸(1+1)，用水稀释至刻度线摇匀。绘制的标准曲线见图2。

1.2.3 测试部分

在火焰光度计上，调节仪器工作状态到最佳，依次测试标准系列溶液和样品溶液。按以下公式计算氧化钾含量。

式中：m1-从标准系列曲线上(或浓度直读)所得的待测溶液中氧化钾的量(μg)；ms-试料质量(g)。

1.2.4 测试结果

称取GBW03116和GBW03124两个国家标准物质样品各10份按照1.2.1步骤进行样品前处理，按照1.2.3部分进行测试(表2)，两种标准物质的氧化钾含量相对误差分别为0.10%和0.40%，而且不存在系统误差，满足测试准确度的要求。

表2 标准物质氧化钾含量测定结果 (单位：%)

1.3 标准物质测试结果的讨论

试验表明，在对钾长石样品的氧化钾含量测试时，原子吸收法和火焰光度法存在不同的系统误差，火焰光度法要更适用于钾长石中氧化钾含量的测定，存在此类系统误差的主要原因是由于原子吸收法和火焰光度法的原理和条件不同，可概括为以下两点。

(1)原子吸收分光光度法是一种吸收法，原子吸收分光光度计的使用较复杂，需调整灯能量、灵敏线、火焰高度、燃气比等一系列测试条件。火焰提供的激发能高，同时钾元素的吸光度较高，在测试过程中会出现吸光度超过朗伯—比尔定律标准曲线的线性范围，自吸现象严重的问题；其他元素产生的复杂谱线对钾元素的谱线产生干扰，分辨率差，读数不稳定；使用铂坩埚前处理和高纯乙炔气还会导致成本偏高；如果通过多次稀释以降低试液浓度测量又会导致所乘系数变大，累积误差增大。该方法适用于低含量的氧化钾测试。

(2)火焰光度法是一种发射法，火焰光度计测试条件调节较为简单，只需注意火焰高度调节、合适的预热时间等测试条件[8]。火焰所提供的激发能较低，只能激发一部分比较活跃的碱金属，产生的放射强度较低，谱线简单，同时可减少试液的稀释次数，在测定高含量的氧化钾时，放射强度和浓度的线性关系好，干扰少，分辨率高，示值稳定；火焰光度计响应时间短，测试效率高；使用聚四氟乙烯坩埚前处理和液化石油气使其成本较低[9-10]。该方法适合高含量的氧化钾测试。

2 样品测试结果

内蒙古某矿区钾长石勘探工作取样工程包含5个钻孔，8条槽探共计800件样品，每个钻孔随机取样2件，每个槽探随机取样1件，合计18件样品，基于对国家标准样品的测试研究结果，按照上述两种方法对进行氧化钾的测试(表3)，对比两种方法测得的样品结果分析，原子吸收分光光度计较火焰光度计测试氧化钾含量的结果要系统偏高，这与国家标准物质测试的情况相符。在此基础上采用火焰光度法对该矿区全部800件样品进行了测试，并在每批次(20件)样品中插入国家标准样品，及时控制检测质量，测试过程中超差及时进行复测，800件样品的分析结果复现性良好，内检合格率100%，外检合格率98%，达到工业品位的样品723件，氧化钾含量最小值为6.65%，最大值为12.48%，平均值为7.56%，与该矿区的地质普查报告结果相符。

表3 内蒙古某矿区钾长石氧化钾含量测定结果

3 结论和讨论

(1)测试矿石中氧化钾含量要注意方法的选择，验证方法的准确度，如遇到氧化钾含量较高的样品，则选用需用火焰光度法，如遇到氧化钾含量较低的样品，则应选择原子吸收法，避免产生系统误差，影响测试结果的准确性，本文在经过分析研判后选用火焰光度计对被测样品进行测试，样品的检测结果满足精度要求，为本次地质勘探工作提供了更准确的数据，更快的测试效率，更好的经济性。

(2)应注意对国家标准物质的选用，要保证与被测样品的矿种和含量相一致或尽可能接近，本文中所测样品的氧化钾平均含量和两种标准物质氧化钾含量接近并处于两种标准物质氧化钾含量之间，满足预期的测试质量控制要求。