粉末压片-X射线荧光光谱法测定沙特某地区磷矿石中的氯

2022-03-24张江坤欧志兵甘海轩余慧茹

磷肥与复肥 2022年2期

张江坤，欧志兵，甘海轩，史鑫，余慧茹，彭桦

（云南磷化集团有限公司磷资源开发利用工程技术研究分公司，云南昆明 650600）

磷矿石是磷肥生产不可或缺的原材料，针对“忌氯农作物”的肥料生产时须在进入肥料生产工序之前对磷矿石除氯。因此，磷矿石中氯的检测就变得非常重要。磷矿石中氯含量的传统检测方法以硝酸银、硝酸汞滴定为主，检测步骤烦琐，重现性较差，对操作人员熟练度要求较高，不利于生产过程控制。笔者以纤维素作黏结剂通过粉末压片-X射线荧光光谱法分析磷矿石中的氯，可快速、准确得到检测结果，满足检测要求。参考夏传波等的研究结果，土壤、水系沉积物样品氯含量不同时，氯的测定值受重复测定次数影响［1］，故笔者对所有实验样片只进行一次测定。

1 实验部分

1.1 仪器及检测条件

Thermo Scientific ARL PERFORM-X 扫描道X射线荧光光谱仪，为提高待测元素荧光强度，获得较高的准确度及较低的检出限，结合仪器情况拟定了推荐测量条件，见表1。

表1 X射线荧光光谱仪检测条件

Retsc h BB200 颚式破碎机、RS200 振研磨及PP40压片机。

1.2 试剂

纤维素Cellulose，分析纯；三乙醇胺（TEA），分析纯。

1.3 样品制备与分析

实验所选样品为沙特某地区磷矿浮选流程样品及采矿区块状样品。首先将块状样品破碎至＜2 mm，浮选样品抽滤、烘干；将准备好的样品于105 ℃烘干2 h 后，分别称取一定量的样品，加入助研剂（三乙醇胺）及黏结剂（纤维素）进行研磨压片。在选定仪器工作条件下进行测定。

1.4 标准样品选择与制备

因现有的国家标准样品缺少氯含量结果，故本实验所采用的标准样品均为收集的生产过程样，通过多种方法检测样品中氯含量并将测定结果的平均值作为标准值，其质量分数为18～15 000 μg/g。将准备好的标准样品按照1.3 节方法压片后放干燥器备用，放置时间不应超过2 h［2］。

2 结果与讨论

2.1 研磨时间与压片压力对测定结果的影响

结合设备技术资料及生产情况，考察不同研磨时间及压片压力对样品荧光强度的影响，结果如图1所示。

图1 荧光强度与研磨时间及压片压力的关系

由图1 可知，研磨时间为3 min 时，各压力下制样荧光强度相同，但在大量样品压制过程中，发现采用1 000 MPa、1 500 MPa、2 000 MPa压力同样保压时间下有个别样品出现起皮、坏片等现象，需要延长保压时间。结合生产中控及时性，本法采用研磨时间3 min、压片压力为3 000 MPa进行制样。

2.2 黏结剂用量对测定结果的影响

选取一个内标样品，将已烘干称量好的5个样品分别加入干燥的黏结剂0.5、1.0、1.5、2.0、3.0 g，分别压制成型后扫描其荧光强度，确定纤维素最佳用量，结果见表2。

表2 黏结剂用量对荧光强度的影响

由表2 可以看出，黏结剂添加量为2.0、3.0 g时荧光强度最为稳定。本着节约的原则选择2.0 g为黏结剂最佳用量。

2.3 校准曲线

按仪器工作条件测定标准样品中氯元素的荧光强度，并绘制标准曲线，其线性范围为18～15 000 μg/g，相关系数为0.91。磷矿石中钙、镁、磷元素都对氯离子存在不同程度干扰，需要进行校正，按理论α系数法进行曲线校正，校正公式为：

通过理论α系数法矫正后线性回归方程相关系数为0.994。

2.4 检出限

选取通过不同分析方法测定推荐值较低的样品，按照1.3节方法压制12片样品，在仪器最佳状态按已建立好的校准曲线进行测定，根据标准偏差计算方法检出限。

根据计算可知，该方法对氯的检出限为15 μg/g，满足生产控制中样品含量范围。

2.5 方法精密度

已有研究表明，地质样品中氯在测定过程中很容易受到其他元素及环境的影响［3］，为了考察磷矿石样品制备及测定过程中环境对样品的影响，选择内部管控样品M-SMP-010压制成10个样片，在上述实验条件下进行测定，计算测量值的标准偏差（SD）为2.63% ，相对标准偏差（RSD）为4.42%。说明方法精密度较好，样品制备及仪器测定过程中的污染可以忽略。