ICP-AES测定铁矿石硅、磷、锰、砷、锌

2021-11-02何莲

中国金属通报 2021年11期

何莲

（山西省第八地质工程勘察院，山西运城 044000）

在钢铁冶炼过程当中，铁矿石作为重要的基础原料，其检测质量的高低对于铁水质量有着至关重要的影响，过去在对铁矿石进行理化检验过程当中，一直运用传统的化学分析方法，虽然化学分析方法具有较高的准确性，然而矿石当中每种元素的测定分析，都需要消耗不同的化学试剂，处理方法也存在很大不同，而且分析的过程非常繁琐，测定分析过程当中需要大量的人力、物力以及时间上的投入，分析速度相对较慢。近年来，伴随经济社会高速发展，市场上铁矿资源的需求越来越大，铁矿生产节奏逐渐加快，每日矿石检测批量也在快速增加，这给矿石成分检测提出了更高的要求，依然保持原状，不寻求突破和发展，就很难高效的完成铁矿石的测定与分析工作。选用聚光科技生产的ICP—5000型扫描式等离子体发射光谱仪，对铁矿石元素成分进行测定取得较好的效果。本文当中主要针对铁矿石硅、磷、锰、砷、锌元素测定进行分析研究，主要讨论了测定铁矿石硅、磷、锰、砷、锌元素过程中，测定分析条件、样品的制备和标准曲线的拟和等问题，希望能为有关人士提供一些借鉴和参考。

1 电感耦合等离子体原子发射光谱法概述

电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）在测定过程当中，主要的激发光源为等离子体，该方法能够同时的对很多元素进行测定，载气将样品在雾化系统当中引入，完成雾化之后，通过气溶胶的方式，在等离子体中心通道中进入，通过惰性气氛以及高温条件，使样品得到完全蒸发，使其转变为原子化，并进行电离激发，让各元素将自身特征谱线表现出来，依照不同元素特征谱线，来对某种元素在样品当中含量进行分析，并通过这些谱线特征具有的强度，来测定样品当中元素具有的含量。在各类矿石样品元素测定时，发挥着重要的定性测定作用。

对于电感耦合等离子体原子发射光谱仪而言主要包括引入、检测、色散以及ICP光源等系统组成，同时配合计算机数据处理系统，气体控制以及冷却系统等[2]。

样品引入系统：依照样品不同的状态，有固体和液体两种进样方式，一样过程当中一般运用液体方式进行进样。有两部分共同组成引入样品系统，如提升样品部分和物化样品部分，蠕动泵是提升样品的重要组成部分，也可运用雾化器进行提升，具有稳定转数的蠕动泵，泵管还应当具备较好的弹性，能够确保样品匀速的泵入，并顺利的排出废液，雾化室与雾化器是重要的雾化组成部分。通过泵入方式泵入样品，也可利用提升形式将样品送至雾化器当中，由于载气因素影响，产生小的雾滴，在雾化室当中进入，碰到雾室壁的大雾滴被排除，进入到离子体源的只是一些小的雾滴。要求雾化器有着较高的雾化效果，而且还应当具备较高的稳定性，具有较小的记忆效应，并保持良好的抗腐蚀性，雾化室应当确保环境处于低温条件，并时常的进行清洗。同心雾化器以及交叉型雾化器是主要的雾化器类型，旋流型和双通路型是应用普遍的物化是类型，具体应用时，应当充分考虑样品基质于测定的相关元素，并考虑灵敏度，对雾化器及雾化室进行选择。

电感耦合等离子体（ICP）光源：发挥着点燃作用，但必须要保证纯氩气流必须要持续稳定，感应圈以及高频发生器和炬管与冷却系统也应当持续稳定。在等离子体源当中引入的样品气溶胶，于6000K～10000K温度条件下，进行溶剂以及蒸发和解离，激发电离进行谱线发射，依照光路采光方向，ICP源主要包括水平和垂直两种方式观测，ICP光源双向观测，可以同时的观测水平和垂直两个方向，具体应用时，必须要充分考虑样品的基质、波长以及测定元素灵敏度等各个方面充分的进行考虑，对合适的观测方式进行选择。电感耦合等离子体原子发射光谱法还包括色散系统以及检测系统与冷却系统包括排风系统和循环水系统与冷却系统[3-5]。

2 溶液制备试验

仪器型号为ICP-5000，聚光科技（杭州）股份有限公司生产，ICP-AES测定过程当中，试剂溶液的制备是非常重要的。而化学分析铁矿石，溶样方法已经非常的完善，将几个合适的铁矿石样品进行选择，借助化学溶样方法来完成溶解，在ICP光谱仪当中引入溶液直接开展测定工作，了解到，五个元素具有着较好线性状态的工作曲线，然而，标准样品却有着较低的回收率，而且应用七天后的炬管污染非常的严重，极易导致雾化器发生堵塞，很难确保分析精准性，进行五倍溶液稀释之后在进行分析工作，了解到硅、锰、锌等元素浓度较大时，会有效提高其分析精度，而元素离子浓度较低时，分析其中的砷和磷精确度相对较低，回收标样率较低，雾化器以及炬管污染没有得到有效改善。认为ICP光谱仪测定过程当中利用原来的化学容量分析方法不适用。

根据ICP光谱仪有关资料，并有厂家工程师进行相应的指导，容易堵塞雾化器和炬管污染，分析精度不高的问题主要是由于，大量加入碱性溶剂导致溶解样品质量受到影响。碱熔法溶解样品（以下方法二），具有很强的分析能力，能够方便的浸出熔融物，而且也有着较快的速度，将溶剂用量适当加大，利于样品快速溶解。不会较大影响到化学分析。然而再向ICP光谱仪进行导入时，因溶液应通过毛细管雾化器，碱熔后出现较大浓度时，吸出钠盐堵塞雾化器。通过相应的实验，了解到溶解样品受到加入熔剂量的影响，在小于1g熔剂量时，不能够完全的熔解样品，而且具有较长的熔块溶解时间。将溶剂量进行2.5g加大时，样品得到了全部溶解，而且时间相对较短。然而物化却发生阻塞。再进行试验，熔剂量1.6～2.0g最为合适，而且大幅提高了测定精确度。

3 最佳工作条件试验

3.1 分析线

不同的元素分析过程当中运用三组分析线完成定性分析，并通过计算机将最佳分析线给筛选出。

3.2 雾化器

7＃和10＃是应用的两种雾化器，对试液进行分析，7＃有较大的检测强度，10＃能够有效减少雾化器堵塞，但是应用标液量相对较大。根据实际需求对10＃雾化器进行选择。

在应对资本市场伦理缺失上，伦理学界将重点放在强化伦理的内部调试上，主张加强对伦理道德的认识、研究资本市场伦理思维的特征以激励金融活动主体的道德需求，法律在其中只起外部保障作用。然而资本市场参与者的投机心理，使伦理性在此很难获得认同，在不涉及利益时每个人都可以是道德的圣人，但在巨大的资金面前，伦理却成为后位阶的考量。仅靠伦理性的道德教化来约束资本市场各方，难以真正规范资本市场。在经济发展的过程中，对伦理的呼吁从未停止，但这并未制止伦理道德的进一步沦丧。因此，在金融发展过程中,仅仅依靠伦理规范这种软约束来调节金融活动是不够的，必须发挥法律的强制性作用，以法律为主，在法律之中融入伦理性。

3.3 载气

载气量不断加大，可以促进快速吸收试液，使分析时间有效缩短，然而却损耗大量标液，也需要加大氩气应用量，分析精度出现降低。最终试验应用载气流量为0.71/min。

3.4 工作条件

25℃的水温条件以及1.2kW入射功率和141/min冷却气，1.21/min的等离子气，0.71/min的载气与3.51/min净化气，积分时间：5S。

4 试剂及实验方法

4.1 试剂

（1）混合熔剂：根据2:1的比例粉碎无水碳酸钠和硼酸之后充分混匀，在干燥容器当中存放。

（2）浓硝酸：分析纯。

（3）水：蒸馏水。

（4）KOH：分析纯。

（5）Na2O2：分析纯。

4.2 实验方法（2种）

方法一：将0.100g试样精准的进行称取，充分干燥，磨细，在铂金坩埚中将0.8克混合溶剂铺入其中，通过玻璃棒均匀的进行搅拌，然后在试样上覆盖0.8g混合熔剂，将干锅盖盖上，运用马弗炉900℃～950℃，进行12～15min熔融，取出之后进行冷却，在烧杯当中放入，一边摇晃一边将浓硝酸20ml加入其中，运用低温电炉进行加热全面的溶解溶块，之后进行冷却，铂金坩埚用水洗出，利用容量瓶（200ml）盛取200ml溶液，并通过水进行相应刻度稀释，均匀摇晃，在ICP光谱仪当中引入溶液进行分析，对检测强度进行记录分析其百分含量。

方法二：将试样进行0.5 g精确称取，并进行0.001 g精确，在干燥银坩埚中将Na2O2与4gKOH加入其中均匀的进行摇晃，并在500℃～600℃高温炉中进行15～20min熔融，取出之后进行冷却，利用塑料烧杯（250ml）进行盛取，并浸取热水，坩埚通过稀硝酸进行清洗，将HNO310ml～15ml加入其中，全部溶解之后利用容量瓶250ml）进行盛取，并利用水进行稀释到相应刻度定容均匀摇晃，之后开展分析测试工作。

4.3 标准溶液的配制

运用国家标准溶液，硅、磷、锰、锌为500mg/L，砷为100mg/L。按需将标准溶液配制成以下浓度：20ug/ml SiO2以及10ug/ml的P，20ug/ml的MnO与1ug/mlAs，20ug/ml 的Zn。在这一浓度当中，将所需应用的毫升数进行吸取来对标准曲线进行绘制。

5 方法精确度与准确度试验

依照试验方法进行十次试样分析，精确度参见表1，把该方法对照化学分析方法，并进行持续跟踪，了解到测试结果非常吻合（见表2），证实铁矿石定量分析利用这一方法较为合适。

表1 分析精确度

表2 分析数据对照

6 校正样的制备与稳定性试验

将多次分析剩下的试液进行全部收集，均匀混合之后，通过BC-光谱仪开展相应的含量测定，在相应测试范围内，将标准溶液使量加入其中，并对有关浓度科学调整，进而对校正溶液高低进行获取，通过不断跟踪测定，了解到这一校正液强度稳定，符合校正样相关要求，不仅可以减少样本应用，操作起来也比较简单，使得氩气与分析时间大幅减少。