CN101639443A - 快速准确测定萤石中硫元素含量的方法 - Google Patents

Abstract

快速准确测定萤石中硫元素含量的方法，它主要包括如下步骤：称取萤石样品，加去离子水，再加入混合酸使萤石样品完全转化为易溶解的盐类；加去离子水，加热，至盐类完全溶解；定容至100mL；采用无样品的试剂空白，加入与萤石样品相当的钙标准溶液，再加入不同体积的硫元素的标准溶液；以硫元素浓度为横坐标，光谱强度为纵坐标，绘制工作曲线；再由计算机根据工作曲线自动确定样品溶液中硫元素的浓度。本发明采用电感耦合等离子体发射光谱仪，它主要解决了现有方法中样品分解不完全，测量时光谱背景干扰，谱线干扰等问题，确定合适的操作参数和步骤，实现高效快速准确测量荧石中的硫元素。

Description

快速准确测定萤石中硫元素含量的方法

技术领域

本发明属于分析化学领域，更具体地说它是一种快速准确测定萤石中硫元素含量的方法。

背景技术

萤石又称氟石，主要成分是CaF₂，在钢铁生产中主要用于转炉或电炉炼钢的造渣，并可改善熔渣的流动性，增强渣钢间的界面反应能力，是炼钢用重要辅助原料之一，因此准确测定其中的化学成分非常重要，尤其是萤石中有害元素硫含量的分析。钢中硫元素可引起钢的热脆性，降低钢的机械性能，同时对钢的耐腐蚀性和可焊性产生不利影响，其含量是控制钢材质量的重要指标。目前萤石中硫含量的分析主要用管式炉燃烧气体容量法和重量法。但管式炉燃烧气体容量法的滴定终点不易掌握，测定的准确度较差，同时该方法因大量氟离子的干扰，易腐蚀器皿；重量法的操作比较繁琐，并且对于低含量硫的测定，测量误差较大。近年来，随着分析技术和试验设备的发展，一些仪器分析方法，例如氢化物连续发生等离子体原子发射光谱法(CF-HGICP-AES)，电感耦合等离子体原子发射光谱法等，也被尝试应用于荧石的成分分析，这使分析的速度和灵敏度有了较大提高。

荧石中的硫元素以高化合价态存在，直接采用酸溶法分解试样时，样品中的硫不会以气态硫萤化氢的形式损失，同时，硫元素的电感耦合等离子体发射光谱具有较高的灵敏度，故可将分解后的试样直接用于电感耦合等离子体发射光谱法的测定，从而能够快速准确的得到硫的含量。

在电感耦合等离子体发射光谱法的测定过程中，影响结果准确性的因素通常包括样品分解不完全，测量时光谱背景干扰，谱线干扰等问题，需要通过合适的选择溶样方法和测量条件来排除干扰。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术的缺陷，而提供一种快速准确测定萤石中硫元素含量的方法。它采用电感耦合等离子体发射光谱仪，它主要解决了样品分解不完全，测量时光谱背景干扰，谱线干扰等问题，确定合适的操作参数和步骤，实现高效快速准确测量荧石中的硫元素。

本发明的目的是通过如下措施来达到的：快速准确测定萤石中硫元素含量的方法，其特征在于它包括如下步骤：

(1)将萤石样品预先在105-110℃下干燥3-5小时，放在干燥器中冷却至室温；

(2)称取0.2-2克的萤石样品，加10-30mL去离子水，再加入10-20mL37-38％的盐酸、5-10mL69％的硝酸、2-5mL47％的氢氟酸和5-10mL70-72％的高氯酸，在180-300℃下加热，冒高氯酸烟至溶液的体积为0.5-1mL，使萤石样品完全转化为易溶解的盐类；

(3)加入50mL去离子水，再加入5-10mL37-38％的盐酸，加热，至盐类完全溶解，停止加热；

(4)待溶液冷却，加入去离子水定容至100mL；

(5)工作曲线的绘制：采用无样品的试剂空白，同步骤(2)-(3)操作，再加入与萤石样品相当的钙标准溶液，再加入不同体积的硫元素的标准溶液，最后加入去离子水定容至100mL；

(6)于设定的电感耦合等离子体原子发射光谱仪工作条件下测定步骤(5)所得标准溶液中硫元素的谱线强度，以硫元素浓度为横坐标，光谱强度为纵坐标，绘制工作曲线；

(7)在步骤(6)相同条件下，测定步骤(4)得到的待测萤石样品溶液中硫元素谱线的强度，再由计算机根据工作曲线自动确定样品溶液中硫元素的浓度；

(8)结果计算：

试样中硫元素的含量按下式计算：

$x=\frac{\mathrm{cV}}{1\×{10}^6\×m}\×100\%$

式中：

x---待测样品中硫的含量，单位％；

c---由工作曲线得到的待测样品溶液中硫元素的浓度，单位微克每毫升(μg/mL)；

V---待测样品溶液的体积，单位毫升(mL)；

m---待测样品的质量，单位克(g)。

在上述技术方案中，所述采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对萤石样品溶液的光谱强度进行测定时选择的波长为182.03nm或182.62nm。

本发明快速准确测定萤石中硫元素含量的方法具有如下优点：

(1).采用混酸对样品进行前处理，方法操作简便，处理时间短，仅需1-2小时，样品分解完全；

(2).采用相应主元素的标准溶液打底绘制工作曲线，有效地克服了基体对待测元素的干扰；

(3).采用适当的测量谱线克服了光谱干扰，并有较高的灵敏度，满足测定需要；

总之，本法简便快速，试剂和样品的用量少，缩短了分析时间，降低了检测成本。

附图说明

图1为按硫元素标准溶液绘制的工作曲线。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

本发明快速准确测定萤石中硫元素含量的方法，它包括如下步骤：

(1)将萤石样品预先在105-110℃下干燥3-5小时，放在干燥器中冷却至室温；

(2)称取0.2-2克的萤石样品，加10-30mL去离子水，再加入10-20mL37-38％的盐酸、5-10mL69％的硝酸、2-5mL47％的氢氟酸和5-10mL70-72％的高氯酸，在180-300℃下加热，冒高氯酸烟至溶液的体积为0.5-1mL，使萤石样品完全转化为易溶解的盐类；

(3)加入50mL去离子水，再加入5-10mL37-38％的盐酸，加热，至盐类完全溶解，停止加热；

(4)待溶液冷却，加入去离子水定容至100mL；

(5)工作曲线的绘制：采用无样品的试剂空白，同步骤(2)-(3)操作，再加入与萤石样品相当的钙标准溶液，再加入不同体积的硫元素的标准溶液，最后加入去离子水定容至100mL；

(6)于设定的电感耦合等离子体原子发射光谱仪工作条件下测定步骤(5)所得标准溶液中硫元素的谱线强度，以硫元素浓度为横坐标，光谱强度为纵坐标，绘制工作曲线；

(7)在步骤(6)相同条件下，测定步骤(4)得到的待测萤石样品溶液中硫元素谱线的强度，再由计算机根据工作曲线自动确定样品溶液中硫元素的浓度；

(8)结果计算：

试样中硫元素的含量按下式计算：

$x=\frac{\mathrm{cV}}{1\×{10}^6\×m}\×100\%$

式中：

x---待测样品中硫的含量，单位％；

c---由工作曲线得到的待测样品溶液中硫元素的浓度，单位微克每毫升(μg/mL)；

V---待测样品溶液的体积，单位毫升(mL)；

m---待测样品的质量，单位克(g)。

采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对萤石样品溶液的光谱强度进行测定时选择的波长为182.03nm或182.62nm。

表1不同浓度的钙离子对测量硫的影响

从表1可知：通过样品中主含量元素钙对硫元素谱线的干扰实验，确定在180.73nm处钙对硫的测量有较大光谱干扰，而在182.03nm和182.62nm处钙对硫的测量存在基体干扰(见表1)。因此在配制绘制工作曲线的标准溶液时，应加入与试样中钙离子浓度相近的钙基体。

实施例1

将萤石样品预先在105-110℃下干燥3-5小时，放在干燥器中冷却至室温；称取萤石试样1#2.0000g于200mL聚四氟乙烯烧杯中，加30mL去离子水湿润后，加5mL47％的氢氟酸，10mL69％的硝酸，20mL38％的盐酸，8mL72％的高氯酸，在300℃下加热溶解，冒高氯酸烟至溶液的体积为1mL，使萤石样品完全转化为易溶解的盐类；加入50mL去离子水，再加入10mL38％的盐酸，加热溶解盐类，冷却后，移入100mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度100mL，混匀(以上各酸的浓度均为体积百分比浓度，下同)。其它步骤同实施例1。

按相同方法对空白样进行处理，加入与试样中相同浓度的钙基体，在加入不同浓度的硫标准溶液，加水定容至100mL，在ICP发射光谱仪上测量硫的光谱强度，绘制工作曲线。再测定待测溶液中硫的光谱强度，由工作曲线得到其浓度，通过计算得到样品中硫的含量，结果见表2。

表2分析结果

测得值(％)	平均值	标准值(％)	标准偏差％	相对标准偏差％
					0.0035  0.00370.0038  0.0035	0.0036	0.0035	0.00015	4.16

结果显示该方法得到的结果(0.0036％)与样品标准值(0.0035％)一致，并且相对标准偏差小，在允许的误差范围内。

实施例2

称取萤石试样2#0.2000g于200mL聚四氟乙烯烧杯中，少量水湿润后，加2mL47％的氢氟酸，5mL69％的硝酸，10mL37％的盐酸，5mL70％高氯酸，在180℃下加热溶解，冒高氯酸烟至溶液的体积为0.5mL，使萤石样品完全转化为易溶解的盐类；加入50mL去离子水，再加入5mL37％的盐酸，加热溶解盐类，冷却后，移入100mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度100mL。

按相同方法对空白样进行处理，加入与试样中相同浓度的钙基体，在加入不同浓度的硫标准溶液，加水定容至100mL，在ICP发射光谱仪上测量硫的光谱强度，绘制工作曲线。再测定待测溶液中硫的光谱强度，由工作曲线得到其浓度，通过计算得到样品中硫的含量，结果见表3。

表3分析结果

测得值(％)	平均值	标准值(％)	标准偏差％	相对标准偏差％
					0.089  0.0880.089  0.090	0.089	0.090	0.00082	0.92

结果显示该方法得到的结果(0.089％)与样品标准值(0.090％)一致，并且相对标准偏差小，在允许的误差范围内。

实施例3

称取萤石试样3#1.0000g于200mL聚四氟乙烯烧杯中，加20mL去离子水，再加入3mL47％的氢氟酸，7mL69％的硝酸，15mL38％的盐酸，7mL72％的高氯酸，在250℃下加热溶解，冒高氯酸烟至溶液的体积为0.7mL，使萤石样品完全转化为易溶解的盐类；加入50mL去离子水，再加入7mL37％的盐酸，加热溶解盐类，冷却后，移入100mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度100mL。

按相同方法对空白样进行处理，加入与试样中相同浓度的钙基体，在加入不同浓度的硫标准溶液，加水定容至100mL，在ICP发射光谱仪上测量硫的光谱强度，绘制工作曲线。再测定待测溶液中硫的光谱强度，由工作曲线得到其浓度，通过计算得到样品中硫的含量，结果见表4。

表4分析结果

测得值(％)	平均值	标准值(％)	标准偏差％	相对标准偏差％
					0.0087  0.00880.0089  0.0091	0.0089	0.0090	0.00017	1.92

结果显示该方法得到的结果(0.0089％)与样品标准值(0.0090％)一致，并且相对标准偏差小，在允许的误差范围内。

需要说明的是：对于所属领域的技术人员来说，在不改变本发明原理的前提下还可以对本发明做出若干的改变或变形，这同样属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1、快速准确测定萤石中硫元素含量的方法，其特征在于它包括如下步骤：

(1)将萤石样品预先在105-110℃下干燥3-5小时，放在干燥器中冷却至室温；

(2)称取0.2-2克的萤石样品，加10-30mL去离子水，再加入10-20mL37-38％的盐酸、5-10mL69％的硝酸、2-5mL47％的氢氟酸和5-10mL70-72％的高氯酸，在180-300℃下加热，冒高氯酸烟至溶液的体积为0.5-1mL，使萤石样品完全转化为易溶解的盐类；

(3)加入50mL去离子水，再加入5-10mL37-38％的盐酸，加热，至盐类完全溶解，停止加热；

(4)待溶液冷却，加入去离子水定容至100mL；

(5)工作曲线的绘制：采用无样品的试剂空白，同步骤(2)-(3)操作，再加入与萤石样品相当的钙标准溶液，再加入不同体积的硫元素的标准溶液，最后加入去离子水定容至100mL；

(6)于设定的电感耦合等离子体原子发射光谱仪工作条件下测定步骤(5)所得标准溶液中硫元素的谱线强度，以硫元素浓度为横坐标，光谱强度为纵坐标，绘制工作曲线；

(7)在步骤(6)相同条件下，测定步骤(4)得到的待测萤石样品溶液中硫元素谱线的强度，再由计算机根据工作曲线自动确定样品溶液中硫元素的浓度；

(8)结果计算：

试样中硫元素的含量按下式计算：

$x=\frac{\mathrm{cV}}{1\×{10}^6\×m}\×100\%$

式中：

x---待测样品中硫的含量，单位％；

c---由工作曲线得到的待测样品溶液中硫元素的浓度，单位微克每毫升(μg/mL)；

V---待测样品溶液的体积，单位毫升(mL)；

m---待测样品的质量，单位克(g)。

2、根据权利要求1所述的快速准确测定萤石中硫元素含量的方法，其特征在于所述采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对萤石样品溶液的光谱强度进行测定时选择的波长为182.03nm或182.62nm。

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