CN110530852B - 混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪分析重晶石的方法 - Google Patents

混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪分析重晶石的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混和熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪分析重晶石的方法，操作简单快速，具有流程短，用量小，绿色环保等特点。具体流程为：选择不同含量的重晶石矿物、以混合熔剂(按质量比碳酸锂：偏硼酸锂＝1：4)熔融，熔盐迅速转移至稀王水中超声震荡溶解，采用电感耦合等离子体光谱仪(ICP‑OES)进行测定。

Description

混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪分析重晶石的方法
技术领域
本发明涉及一种混合熔剂分解重晶石类矿物的方法，以及采用电感耦合等离子体光谱仪分析重晶石类矿物及含重晶石类矿物的分析方法，通过本发明可以快速准确测定矿物中的重晶石含量。
背景技术
重晶石属于不可再生资源，是中国的出口优势矿产品之一。以硫酸钡(BaSO4)为主要成分的非金属矿产品(成分中还可能有Sr、Pb和Ca)，是自然界分布最广的含钡矿物。我国的重晶石矿贫矿多，富矿少，已探明储量的80％以上和其他矿种伴生。
由于重晶石经常和其它矿物如稀土矿等伴生，导致重晶石矿物成分复杂难以分析，因此，该类伴生矿中难溶矿物重晶石的分析(尤其是分解方法)成为制约地质分析方法的瓶颈。现有技术中，重晶石的分解方式主要有Na2CO3半熔法或者改进的半熔法，过氧化钠碱融法、酸溶过滤、中子活化法、离子交换法等，检测方法主要以重量法和X射线荧光光谱法为主。虽然现有方法众多，但普遍存在实验步骤繁杂，检测精度低的缺陷，以目前应用最多的Na2CO3半熔法为例，半熔法需要铂金坩埚且需要过滤流程，而过氧化钠碱融存在盐度大，过滤后酸化硫酸钡仍会析出而结果偏低，进一步的问题还存在于后续的检测过程中。
现有技术中，X射线荧光光谱分析方法是一种相对的测量方法，因此标准物质的使用数量和含量范围直接关系到所能分析样品的含量范围和分析测定的准确度。如中国专利201810063776.6“同时分析萤石、重晶石及天青石的X射线荧光光谱方法”所记载，该专利公开了一种采用X射线荧光光谱法同时分析萤石、重晶石及天青石的方法，但是该方法制备过程繁琐，需要以重晶石标准物质、萤石标准物质、稀土矿石标准物质、硫酸锶、碳酸锶混合制备人工标准，扫描所得标准样片确定仪器条件，另外待测样品需要经过含锶的乙酸溶液处理后，过滤分离干扰，沉淀及滤纸灰化后加入混合熔剂，流程长且试剂量和样品量大。
应用电感耦合等离子体光谱仪(ICP-OES)进行检测是近年新兴的一种检测方法，具有检测精度高、范围宽、速度快的优点，但该方法对待测物质的要求较高，需要均匀的溶液进样方式，因此，一种具有简单前处理的电感耦合等离子体光谱分析方法具有很大的优势。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪法分析重晶石类矿物的方法，具有过程简单快捷，绿色环保等优点。
本发明所提供的一种用混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪法分析重晶石的方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的200目及以上的重晶石矿物粉末样品备用；
2)将混合熔剂加入石墨坩埚中，称取适量待测重晶石矿物粉末加入石墨坩埚，搅拌均匀后放入1050℃的马弗炉熔融20-30min，将熔盐迅速转移至稀王水中超声震荡溶解为溶液备用；
3)采用电感耦合等离子体光谱法对待测溶液进行测定；
其中，所述混合熔剂由Li2CO3和LiBO2按照质量比1:4的比例配制。
进一步地，所述稀王水为5％的王水。
进一步地，还包括标准溶液系列的配制：将200mg的Li2CO3：LiBO2＝1:4混合试剂加入到体积比1:1的王水：水的50毫升容量瓶中，根据需要加入1000μg/mL钡标准溶液，1000μg/mL锶标准溶液，分别配制成0.00μg/mL，100.00μg/mL和300.00μg/mL的锶钡标准溶液系列备用；另取一套50mL容量瓶按照上述方法配制0.00μg/mL，10.00μg/mL和180.00μg/mL的硫标准溶液系列备用。
进一步地，所述步骤3)中的电感耦合等离子体光谱法包括：按照说明书规定条件启动等离子体光谱仪，仪器稳定至少30分钟；建立分析方法，选择元素和波长，绘制标准曲线；每批试样测定时，同时测定实验室试剂、空白溶液、标准溶液系列。
进一步地，试样测定中间用清洗空白溶液清洗系统。
进一步地，选择Ba，Sr和S元素并分别采用413.065，460.733，180.669三条谱线作为分析线
本发明通过混合熔剂分解-电感耦合等离子体光谱分析方法实现了对重晶石系列标样的测定，结果与标样值吻合。具体操作为先用混合溶剂碳酸锂-偏硼酸锂处理样品，在高温马弗炉中熔融分解后取出倒入稀王水中，相比经典方法简化了操作步骤，缩短了前处理时间，减少了试剂消耗，可测定样品中的重晶石的成分，具备较强的创新性及实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种用混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪法分析重晶石的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明利用碳酸锂和偏硼酸锂混合熔剂打开难溶重晶石矿物或者有伴生重晶石的矿物，其中偏硼酸锂可以打开部分的重晶石结构以及所有的硅酸盐结构，但反应速度缓慢，无法适应检测的需要，而碳酸锂的加入则加速了重晶石中硫酸根的置换与分解，从而达到完全分解含重晶石矿物的目的，反应方程式如下：
2LiBO2+BaSO4→Ba(BO2)2+Li2O+SO3
Li2CO3+BaSO4→BaCO3+Li2O+SO3
结合图1，本申请实施例的用混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪法分析重晶石的方法详细内容如下：
1.样品处理
称取200mg的质量比Li2CO3：LiBO2＝1:4的试剂入石墨坩埚中，称取0.04g的GBW07811、GBW07812、GBW07813、GBW07814、GBW07815、GBW07816重晶石标样置于石墨坩埚中，搅拌均匀后放入1050℃的马弗炉中20-30min，取出后将熔盐迅速倒入盛有15mL5％王水的烧杯中，超声20分钟后取出，用5％王水定容至25mL的容量瓶。
2.标准系列的配制
将400mg的Li2CO3：LiBO2＝1:4混合试剂加入到装有约5mL王水和约5毫升水(体积比1:1即可)的50毫升容量瓶中，根据需要加入1000μg/mL钡标准溶液，分别配制成0.00μg/mL(空白溶液)，100.00μg/mL和300.00μg/mL的钡标准系列以备上机之用。
另取一套50mL容量瓶按照上述方法配制0.00μg/mL，10.00μg/mL和180.00μg/mL的硫标准溶液系列备用。
3.电感耦合等离子体光谱仪的检测
等离子体光谱仪按照说明书规定条件启动仪器，仪器稳定至少30分钟。建立分析方法，选择元素和波长，绘制标准曲线。每批试样测定时，同时测定实验室试剂空白溶液，标准溶液系列，试样测定中间用清洗空白溶液清洗系统。
4.检测结果
根据电感耦合等离子体光谱仪分辨率的要求，重晶石样品中Ba选择230.425，233.527，413.065这三条谱线进行分析(455.403和493.408灵敏度高不适合作为高含量Ba的标化线)，而Sr选择232.235，460.733这两条谱线进行分析(407.771和421.552灵敏度高不适合做含量高的Sr的标化线)，而S则选择180.669，181.975这两条谱线进行分析。由于重晶石中钡含量相对较高，最终我们确定Ba，Sr和S分别采用413.065，460.733，180.669这三条谱线作为分析线。
样品测试的准确度参见下表：
编号 Ba实验值(％) Ba标准值(％) Sr实验值(％) Sr标准值(％)
GBW07811 25.16 24.90 0.4052 0.3900
GBW07812 58.00 57.90 0.1080 0.1000
GBW07813 24.18 24.30 0.0545 0.0540
GBW07814 50.86 50.68 1.280 1.200
GBW07815 39.42 39.45 1.187 1.120
GBW07816 10.88 11.10 0.0551 0.058
样品测试的精密度参见下表：
编号 RSD(％)Ba RSD(％)Sr
GBW07811 0.54 0.58
GBW07812 0.55 1.28
GBW07813 0.92 1.86
GBW07814 0.38 0.60
GBW07815 0.86 0.87
GBW07816 0.38 0.93
在本发明中，我们还对比了四种熔剂对重晶石的分解效果，分别是偏硼酸锂试剂，偏硼酸锂/四硼酸锂混合试剂，偏硼酸锂/碳酸钠混合试剂，偏硼酸锂/碳酸锂混合试剂，结果表明，由于硫酸钡的熔点较高(1580℃)，单独偏硼酸锂试剂(熔点844℃)很难将硫酸钡结构完全打开而带来结果偏低的现象，而偏硼酸锂/四硼酸锂混合试剂(共熔点832℃)溶解后的溶液中出现明显不溶物硫酸钡沉淀，说明四硼酸锂的加入导致混合熔剂的碱性减弱从而不容易打开硫酸钡的结构；偏硼酸锂和碳酸钠混合试剂分解试样不适合含钡较低而含铁相对较高的GBW07811和GBW07816，最后我们选择偏硼酸锂和碳酸锂混合试剂分解样品(其中含铁量相对较高的样品可以适当减小称样量)，所有的重晶石样品都能分解完全得到澄清的样品溶液。
本发明中碳酸锂的加入加速了硫酸钡中SO3的释放，因此除了S之外的其它元素能够在酸性溶液中稳定存在从而进入电感耦合等离子体光谱进行检测，因此该方法的适用于溶液中其它多种元素的检测。下面是样品中硫的去除情况表：
编号 SO<sub>3</sub>实验值(％) SO<sub>3</sub>标准值(％) SO<sub>3</sub>(％)去除比例
GBW07811 0.10 15.94 99.37
GBW07812 0.04 34.37 99.88
GBW07813 0.12 14.92 99.19
GBW07814 0.00 31.44 100
GBW07815 0.02 24.50 99.91
GBW07816 0.16 51.36 99.69
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的内容基础上做出一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪分析重晶石的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取一定量的200目及以上的重晶石矿物粉末样品备用；
2)将混合熔剂加入石墨坩埚中，选择适量的待测重晶石矿物粉末入石墨坩埚，搅拌均匀后放入1050℃的马弗炉熔融20-30min，迅速转移熔盐至稀王水中超声震荡制备待测溶液；
3)采用电感耦合等离子体光谱仪对上述待测溶液进行测定；
其中，所述混合熔剂由Li2CO3和LiBO2按照质量比为1:4比例配制。
2.根据权利要求1所述的混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪分析重晶石的方法，其特征在于，所述稀王水为5％的王水。
3.根据权利要求1或2所述的混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪分析重晶石的方法，其特征在于，还包括标准溶液系列的配制：将400mg的Li2CO3：LiBO2＝1:4混合试剂加入到体积比1:1的王水：水的50毫升容量瓶中，根据需要加入1000μg/mL钡标准溶液，1000μg/mL锶标准溶液，分别配制成0.00μg/mL，100.00μg/mL和300.00μg/mL的钡锶混合标准溶液系列备用；另取一套50mL容量瓶按照上述方法配制0.00μg/mL，10.00μg/mL和180.00μg/mL的硫标准溶液系列备用。
4.如权利要求1或2所述的混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪分析重晶石的方法，其特征在于，所述步骤3)中的电感耦合等离子体光谱法包括：按照说明书规定条件启动等离子体光谱仪，仪器稳定至少30分钟；建立分析方法，选择元素和波长，绘制标准曲线；每批试样测定时，同时测定实验室试剂、空白溶液、标准溶液系列。
5.根据权利要求4所述的混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪分析重晶石的方法，其特征在于，试样测定中间用清洗空白溶液清洗系统。
6.根据权利要求4所述的混合熔剂分解电感耦合等离子体光谱仪分析重晶石的方法，其特征在于，选择Ba，Sr和S元素并分别采用413.065，460.733，180.669三条谱线作为分析线。
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