CN102735514A - 锰矿中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量的测定方法，它在试样中加入盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸，加热溶解试样，再加入亚硝酸钠还原，加入稀盐酸煮沸，加水稀释溶解液，得待测试样液，用常规的电感耦合等离子体原子发射光谱法，测定该待测试样液的谱线强度，根据该谱线强度在铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的标准工作曲线中得到对应铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量值。本发明不仅操作方便，而且测定的铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量准确率高，其测定结果有良好的稳定性、重现性和准确性，完全能满足日常测定锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量的需要。

Description

锰矿中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量的测定方法

 

技术领域

本发明涉及一种锰矿中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量的测定方法，属于分析测试技术领域。

背景技术

锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量的测定，目前国家标准GB/T24197-2009，是采用电感耦合等离子体原子发射光谱法完成的，具体是将试样和过氧化钠放入锆坩埚中，一并放在马弗炉内熔融，再以盐酸浸取，定容成试样溶液，再采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定试样中的各金属元素及非金属元素。由于该方法采用碱熔融后再酸化，操作繁琐，还造成溶液中含盐量增高，容易堵塞炬管，并只能用耐高盐雾化器和相应的雾室，从而限制了该方法的应用。因此，目前还没有行之有效的电感耦合等离子体原子发射光谱法能对锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量进行测定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够准确测定锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量的方法。

本发明通过以下技术方案实现：一种锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量的测定方法，包括用常规的电感耦合等离子体原子发射光谱法测定试样液的谱线强度，根据该谱线强度在铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的标准工作曲线中得到对应铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量值，其特征在于试样液经过下列步骤制得：

Ａ、按20～30滴／g试样的量，在锰矿石试样中加水湿润试样，按100～150mL／g试样的量在锰矿石试样中加入盐酸，并按10～20mL／g试样的量在锰矿石试样中加入硝酸，在100～150℃温度下，加热溶解锰矿石试样至棕色烟雾消失，冷却，得溶解液；

Ｂ、在步骤A的溶解液中，按1～1.5mL／mL溶解液的量加入氢氟酸，并按1～1.5mL／mL溶解液的量加入高氯酸，在100～150℃温度下，加热至锰矿石试样完全溶解，得溶解液； 

Ｃ、在300～350℃温度下，继续将步骤B的溶解液加热至高氯酸冒烟于瓶口时，继续加热5～10min，冷却，得溶解液；

D、在步骤Ｃ的溶解液中滴加水，再滴加浓度为100 mg/mL的亚硝酸钠溶液，直至溶解液变为浅黄色；

E、在步骤D所得浅黄色溶解液中按50～100mL／g试样的量，加入稀盐酸，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝1:1，加热至100～150℃，冷却至室温，用水稀释溶解液至浓度为0.002g/mL，摇匀，得待测试样液。

所述步骤Ａ中的盐酸、硝酸为市购的分析纯产品。

所述步骤Ｂ中的氢氟酸、高氯酸为市购的分析纯产品。

本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：采用上述方案制成待测试样液后，即可用现有技术中的电感耦合等离子体原子发射光谱法，直接测定锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量，不仅操作方便，而且测定的铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量准确率高，其测定结果有良好的稳定性、重现性和准确性。本发明方法可靠、实用、简便、快捷，完全满足日常测定锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量的需要。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例１

按常规制备下列各标准溶液：

1、铁标准液的制备：

1A、按60mL /g高纯铁的量，将市购的0.5000g高纯铁放入30mL稀盐酸中，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝1: 1，在100℃温度下加热至高纯铁溶解，滴加10滴市售的分析纯硝酸氧化，在100℃温度下煮沸驱尽氮氧化物，用水冲洗杯壁，冷却溶液至室温，加水稀释至溶液浓度为500μg /mL，得铁标准溶液；

1B、移取步骤1A制得的100.00 mL铁标准溶液于500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液含100μg/mL的铁；

2、铝标准液的制备：

2A、按60 mL /g金属铝的量，在市购0.5000g金属铝试样中加入浓度为200g/L的氢氧化钠溶液30mL，水浴加热溶解铝，得溶解液；

2B、在步骤2A的溶解液中，加入稀盐酸中和溶解液至酸性并过量20mL，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝1:1，冷却至室温，加水稀释成500μg/mL的铝溶液，得铝标准液；

2C、移取步骤2B制得的100.00 mL铝标准溶液于500 mL容量瓶中，加入稀盐酸5mL，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝1:1，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液含100μg/mL的铝；

3、钙标准液的制备：

3A、将市购碳酸钙(含量在99.99%以上) 于105℃下烘干至恒重，于干燥器中冷却至室温；

3B、按50 mL/g碳酸钙的量，称取1.2487g上述干燥的碳酸钙放入62mL稀盐酸中至完全溶解，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝5:95，加水稀释成500μg /mL的钙溶液，得钙标准液；

3C、移取步骤3B制得的100.00 mL钙标准溶液于500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液含100μg/mL的钙；

4、镁标准液的制备：

4A、将市购纯氧化镁(含量在99.99%以上) 于850℃下灼烧至恒重，并于干燥器中冷却至室温；

4B、按25 mL/g氧化镁的量，称取0.8292g步骤5A的氧化镁放入21mL稀盐酸中，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝1:4，盖上表皿，加热至氧化镁溶解，冷却，用水稀释至500μg/mL，得镁标准液；

4C、移取步骤4B制得的100.00 mL镁标准溶液于500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液含100μg/mL的镁；

5、铅标准液的制备：

5A、将市购的金属铅(含量在99.9%以上) 室温存放于干燥器中；

5B、按30 mL /g金属铅的量，称取0.5000g市购金属铅，加入15mL稀硝酸，该稀硝酸为下列体积比：HNO₃ : H₂O＝1:1，加热至金属铅溶解，煮沸驱除氮氧化物，冷却，加水稀释成500μg/mL的铅溶液，得铅标准液；

5C、移取步骤5B制得的50.00 mL铅标准溶液于500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液含50μg/mL的铅；

6、铜标准液的制备：

6A、将市购金属铜（纯度在99.99 %以上）0.5000g，按30mL /g铜的量加入稀硝酸15mL，该稀硝酸为下列体积比：HNO₃:H₂O＝1:1，加热至金属铜溶解，得溶解液；

6B、将步骤6A的溶解液煮沸除去氮氧化物，冷却至室温，加水稀释成500μg /mL的铜溶液，得铜标准液；

6C、移取步骤6B制得的50.00 mL铜标准溶液于500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液含50μg/mL的铜；

7、锌标准液的制备：

7A、将市购的金属锌(含量在99.9%以上)室温存放于干燥器中；

7B、按30 mL /g金属锌的量，称取0.5000g市购金属锌加入15mL稀盐酸，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝1:1，加热溶解金属锌，冷却，加水稀释成500μg/mL的锌溶液，得锌标准液；

7C、移取步骤7B制得的50.00 mL锌标准溶液于500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液含50μg/mL的锌；

8、磷标准液的制备：

8A、将市购磷酸二氢钾(含量在99.99%以上) 于105℃下烘干至恒重，并于干燥器中冷却至室温；

8B、按10 mL/g磷酸二氢钾的量，称取2.1968g步骤3A干燥的磷酸二氢钾放入200mL水中至完全溶解，用水稀释至500μg /mL，得磷标准液；

8C、移取步骤8B制得的100.00 mL磷标准溶液于500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液含100μg/mL磷；

9、锰标准液的制备：

2A、将市购电解锰（含量在99.9%以上）用稀硫酸清洗至表面无氧化锰，该稀硫酸的体积比为：H₂SO₄ : H₂O＝5: 95，再用水反复洗净，放入无水乙醇中浸洗4～5次，自然干燥；

2B、按40mL /g电解锰的量，称取1.0000g上述干燥的电解锰放入40mL稀硝酸中，该稀硝酸的体积比为：HNO₃ : H₂O＝1: 3；加热溶解电解锰至沸腾，以驱尽氮氧化物，冷却，加水稀释至10mg/mL，得锰标准液；

10、含锰的铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷标准溶液的制备：

10Ａ、按表1列出的质量分数，分别将步骤1～8制备的铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷标准溶液分别置于7个100 mL容量瓶中，分别加入9B步骤制得的6.00 mL锰标准溶液和5 mL稀盐酸，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝1:1，用水稀释至刻度，混匀，分别得到100 mL弱酸性含锰的七份标准溶液；

10Ｂ、用现有技术中的常规电感耦合等离子体原子发射光谱法，分别测定步骤10Ａ的七份标准溶液中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的谱线强度，测定工作条件见表３，标准溶液中的元素铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的波长及级数见表2；

10C、分别以表1中所列铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷标准溶液的质量分数为横坐标，以步骤10B所得标准溶液中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷谱线强度为纵坐标，绘制出铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的标准工作曲线。

实施例2

待测锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的测定：

1、待测锰矿石试样液的制备：

1Ａ、按20滴／g试样的量，在0.2000g锰矿石试样中加入4滴水湿润试样，按100mL／g试样的量在锰矿石试样中加入市购分析纯盐酸20 mL，并按10mL／g试样的量在锰矿石试样中加入市购分析纯硝酸2 mL，在100℃温度下，加热溶解锰矿石试样至棕色烟雾消失、驱尽氮氧化物，冷却，得溶解液5 mL；

1Ｂ、在步骤1A的5 mL溶解液中，按1mL／mL溶解液的量加入市购分析纯氢氟酸5 mL，并按1mL／mL溶解液的量加入市购分析纯高氯酸5 mL，在100℃温度下，加热至试样溶解完全，得溶解液； 

1Ｃ、在300℃温度下，继续将步骤1B的溶解液加热至高氯酸冒烟于瓶口时，继续加热5min，冷却，得溶解液；

1D、在步骤1Ｃ的溶解液中沿杯壁一周滴加水，边摇动边滴加浓度为100 mg/mL的亚硝酸钠溶液，直到溶解液变为浅黄色；

1E、在步骤1D所得溶解液中按50mL／g试样的量，加入稀盐酸10 mL，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝1:1，加热至100℃待盐类溶解，冷却溶解液至室温，用水稀释浓度为100mL，摇匀，得待测试样液。

2、锰矿石试样中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的测定：

2A、在与实施例1步骤10B完全相同的工作条件下，测定本实施例2步骤1E所得待测试样液的谱线强度，根据所测得的谱线强度，在实施例1步骤10C的工作曲线上，一次获得试样中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量分别为：0.52%，0.24%,0.13%，0.36%，0.032%，0.018%，0.013%，0.34%。

实施例3

待测锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的测定：

1、待测锰矿石试样液的制备：

1Ａ、按30滴／g试样的量，在0.2000g锰矿石试样中加入6滴水湿润试样，按150mL／g试样的量在锰矿石试样中加入市购分析纯盐酸30 mL，并按20mL／g试样的量在锰矿石试样中加入市购分析纯硝酸4 mL，在150℃温度下，加热溶解锰矿石试样至棕色烟雾消失、驱尽氮氧化物，冷却，得溶解液7 mL；

1Ｂ、在步骤1A的7 mL溶解液中，按1.5mL／mL溶解液的量加入市购分析纯氢氟酸10.5 mL，并按1.5mL／mL溶解液的量加入市购分析纯高氯酸10.5 mL，在150℃温度下，加热至试样完全溶解，得溶解液； 

1Ｃ、在350℃温度下，继续将步骤1B的溶解液加热至高氯酸冒烟于瓶口时，继续加热10min，冷却，得溶解液；

1D、在步骤1Ｃ的溶解液中沿杯壁一周滴加水，边摇动边滴加浓度为100 mg/mL的亚硝酸钠溶液，直到溶解液变为浅黄色；

1E、在步骤1D所得溶解液中按100mL／g试样的量，加入稀盐酸20 mL，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝1:1，加热至150℃待盐类溶解，冷却溶解液至室温，用水稀释浓度为100mL，摇匀，得待测试样液。

2、锰矿石试样中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的测定：

2A、在与实施例1步骤10B完全相同的工作条件下，测定本实施例3步骤1E所得待测试样液的谱线强度，根据所测得的谱线强度，在实施例1步骤10C的工作曲线上，一次获得试样中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量分别为：0.52%，0.24%,0.13%，0.36%，0.032%，0.018%，0.013%，0.34%。

实施例4

待测锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的测定：

1、待测锰矿石试样液的制备：

1Ａ、按25滴／g试样的量，在0.2000g锰矿石试样中加入5滴水湿润试样，按125mL／g试样的量在锰矿石试样中加入市购分析纯盐酸25 mL，并按15mL／g试样的量在锰矿石试样中加入市购分析纯硝酸3 mL，在120℃温度下，加热溶解锰矿石试样至棕色烟雾消失、驱尽氮氧化物，冷却，得溶解液6 mL；

1Ｂ、在步骤1A的6 mL溶解液中，按1.25mL／mL溶解液的量加入市购分析纯氢氟酸7.5 mL、按1.25mL／mL溶解液的量加入市购分析纯高氯酸7.5 mL，在120℃温度下，加热至锰矿石试样完全溶解，得溶解液； 

1Ｃ、在320℃温度下，继续将步骤1B的溶解液加热至高氯酸冒烟于瓶口时，继续加热7min，冷却，得溶解液；

1D、在步骤1Ｃ的溶解液中沿杯壁一周滴加水，边摇动边滴加浓度为100 mg/mL的亚硝酸钠溶液，直到溶解液变为浅黄色；

1E、在步骤1D所得溶解液中按75mL／g试样的量，加入稀盐酸15 mL，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝1:1，加热至120℃待盐类溶解，冷却溶解液至室温，用水稀释浓度为100mL，摇匀，得待测试样液。

2、锰矿石试样中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的测定：

2A、在与实施例1步骤10B完全相同的工作条件下，测定本实施例4步骤1E所得待测试样液的谱线强度，根据所测得的谱线强度，在实施例1步骤10C的工作曲线上，一次获得试样中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量分别为：0.52%，0.24%,0.13%，0.36%，0.032%，0.018%，0.013%，0.34%。

 

表1  铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷标准系列溶液        单位%（质量分数）

标准名称	Fe	Al	Ca	Mg	Pb	Cu	Zn	P
									Blank1	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
STD1	1.00	0.50	0.025	0.50	0.0125	0.0125	0.0125	0.25
									STD2	0.50	1.00	0.050	0.025	0.025	0.025	0.025	0.50
STD3	0.25	0.050	0.10	0.050	0.050	0.050	0.050	1.00
									STD4	0.10	0.025	0.25	0.10	0.075	0.075	0.075	0.10
STD5	0.050	0.10	1.00	0.25	0.10	0.10	0.10	0.050
									STD6	0.025	0.25	0.50	1.00	0.25	0.25	0.25	0.025

表２  待测元素波长及级数                          

元素	波长（nm）	级
			Fe	239.562	140
Al	309.271	109
			Ca	315.887	107
Mg	280.270	120
			Pb	220.353	152
Cu	327.396	103
			Zn	213.856	157
P	177.499	490

表３  仪器工作条件                          

功率（W）	雾化压力（psi）	辅助气流量(L/min)	泵速 (rpm)	积分时间 (s)
					1150	26.06	0.5	130	15

Claims (1)

1.一种锰矿石中铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量的测定方法，包括用常规的电感耦合等离子体原子发射光谱法测定试样液的谱线强度，根据该谱线强度在铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷的标准工作曲线中得到对应铁、铝、钙、镁、铅、铜、锌和磷含量值，其特征在于试样液经过下列步骤制得：

Ａ、按20～30滴／g试样的量，在锰矿石试样中加水湿润试样，按100～150mL／g试样的量在锰矿石试样中加入盐酸，并按10～20mL／g试样的量在锰矿石试样中加入硝酸，在100～150℃温度下，加热溶解锰矿石试样至棕色烟雾消失，冷却，得溶解液；

Ｂ、在步骤A的溶解液中，按1～1.5mL／mL溶解液的量加入氢氟酸，并按1～1.5mL／mL溶解液的量加入高氯酸，在100～150℃温度下，加热至锰矿石试样完全溶解，得溶解液； 

Ｃ、在300～350℃温度下，继续将步骤B的溶解液加热至高氯酸冒烟于瓶口时，继续加热5～10min，冷却，得溶解液；

D、在步骤Ｃ的溶解液中滴加水，再滴加浓度为100 mg/mL的亚硝酸钠溶液，直至溶解液变为浅黄色；

E、在步骤D所得浅黄色溶解液中按50～100mL／g试样的量，加入稀盐酸，该稀盐酸为下列体积比：HCl: H₂O＝1:1，加热至100～150℃，冷却至室温，用水稀释溶解液至浓度为0.002g/mL，摇匀，得待测试样液。