CN114674771A - 一种测定欧冶炉除尘灰微量元素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定欧冶炉除尘灰微量元素的方法，测定步骤：称取0.1000±0.0001g试样于已灼烧恒重的灰皿中，于800±10℃左右灼烧30min至恒重，冷却后移入聚四氟乙烯烧杯中；空白同时操作，并加入适当的纯铁打底，用少量水润湿，加入10 mL盐酸，5 mL氢氟酸加热溶解试样，蒸至近干，再滴加2 mL高氯酸蒸至近干，赶净氢氟酸，取下冷却，加入5 mL盐酸1：1溶解盐类，冷却后，过滤转移至100 mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，若元素含量过高时，需稀释后再测量，绘制校准曲线，在原子吸收光谱仪上测定；在空气—乙炔火焰中原子化所产生的原子蒸气吸收从特定空心阴极灯射出的特征波长的光，利用测得的吸光度即可求得被测元素的含量。

Description

一种测定欧冶炉除尘灰微量元素的方法

技术领域

本发明涉及一种测定欧冶炉除尘灰微量元素的方法。

背景技术

欧冶炉是一种新兴的非高炉熔融还原炼铁工艺技术。其产品和副产品（重力、布袋除尘灰、污泥等）相关工艺技术和检测分析尚未建立行业标准、国家标准。由于在实际生产运行中，欧冶炉的产品和副产品成分与传统炼铁工艺存在较大差异，除尘灰样品组成复杂，采用传统的化学分析方法不仅程序繁杂，各离子之间干扰较大，耗时长，而且对其中含量较低的元素的测定准确性也较差。

目前，欧冶炉除尘灰的微量元素检验方法均采用国标（GB/T 6730.49-2017、 GB/T6730.75-2017铁矿石化学分析方法）进行分析，存在的问题如下：1.需要两次称样、溶样才能完成钾、钠等元素的测定，劳动强度大、步骤繁琐。2.检测欧冶炉除尘灰类微量元素样量基本上在10个/天，完成10个样品分析试验8-10小时/1人，无法满足现场生产时效性的需求。3.劳动强度大，操作人员长时间站立，每日站立操作4-5小时以上。另按照国标（GBT6730.76-2017铁矿石中的钾钠钒铜铅锌）中介绍电感耦合等离子原子发射光谱法（ICP-AES）能同时测定4种元素，但该方法测定钾、钠时铁对锌元素干扰较大。

检索发现关于传统炼铁工艺中对重力、布袋除尘灰、污泥的检测标准及方法有很多。 例如，火焰原子吸收法锌培砂和锌精矿中中高含量锌［J］.分析实验室， 2008（27）：89-90，火焰原子吸收法测定除尘灰中的钾钠铅锌［J］. 冶金分析， 2009, 29（12）:66-68等期刊、专利。但针对欧冶炉工艺的重力、布袋除尘灰、污泥的检测标准及方法没有查到相关文献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定欧冶炉除尘灰微量元素的方法，其分析周期短、操作简便、准确度高，可以满足快节奏的生产需要。

本发明是这样实现的：一种测定欧冶炉除尘灰微量元素的方法，

a、主要仪器、试剂与工作条件：AA-240FS 原子吸收光谱仪，美国瓦里安公司；盐酸G·R；氢氟酸G·R；高氯酸G·R；盐酸1+1，钾、钠、铅、锌四种共存标准储备溶液 1.000 mg/L,采用量值可溯源的国家标准物质；介质为10%HNO₃或H₂O，使用时配制成所需浓度；

b、测定步骤：称取 0.1000±0.0001g 试样于已灼烧恒重的灰皿中，于800±10℃左右灼烧 30min 至恒重，冷却后移入聚四氟乙烯烧杯中；空白同时操作，并加入适当的纯铁打底，用少量水润湿，加入 10 mL 盐酸，5 mL 氢氟酸加热溶解试样，蒸至近干，再滴加2mL 高氯酸蒸至近干，赶净氢氟酸，取下冷却，加入 5 mL 盐酸1：1溶解盐类，冷却后，过滤转移至100 mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，若元素含量过高时，需稀释后再测量，绘制校准曲线，在原子吸收光谱仪上测定；

c、实验溶液中待测元素的原子，在空气—乙炔火焰中原子化所产生的原子蒸气吸收从特定空心阴极灯射出的特征波长的光，吸光度大小与火焰中待测元素的基态原子浓度成正比，所以利用测得的吸光度即可求得被测元素的含量。

关键工艺材料、设备使用、工作方法的说明。

1.实验前除尘灰除碳条件选择，欧冶炉除尘灰、污泥中碳含量较高，易导致样品溶解不完全，造成结果偏低。本实验采用高温灼烧的方式使碳氧化成二氧化碳挥发去除。温度太低，则灰化速度慢，时间长，不宜灰化完全，碳去除不完全；温度太高样品中将引起K、Na、Zn等元素的挥发损失，磷酸盐、硅酸盐也会熔融，将碳粒包藏起来，使元素无法氧化，使测定结果偏低。所以要在保证灰化完全的前提下，尽可能减少无机成分的挥发损失和缩短灰化时间。经过几十次试验发现选用灼烧适合温度为800 ±10℃，灰分质量恒定，结果最好。由于称样量较少，灼烧 20 min 以上可以将碳基本除尽，本实验灼烧时间为30min。

2.溶样试剂及测定介质的选择，溶样试剂要能够使样品全部溶解且待测组分不损失。本实验选用 10 mL 盐酸、5 mL氢氟酸作为溶样酸溶解试样，采用溶样混合酸蒸发至近似干后再低加2mL高氯酸蒸发至凝胶状。实验证明，盐酸-氢氟酸溶解试样完全，两次蒸干的方法使氢氟酸无残留，不会腐蚀仪器。 试样溶解后采用盐酸（1+1）溶解盐类并作为测定介质。对盐酸用量进行选择，实验发现，随着盐酸用量的增加，待测元素的吸光度在盐酸达到一定浓度后基本保持不变，本实验采用加入盐酸（1+1）5 mL。

3.仪器分析条件的选择，分析线应选择灵敏度适中的谱线作为分析线，测定时通常选用钾、钠的灵敏线分别是766.5、589.0nm。

4. 干扰和消除，钾在空气-乙炔火焰中，被部分离子化，可加入硝酸铯，使铯最终浓度达到1000mg/L，来克服干扰；（标样及空白中也加入相同量），硝酸铯纯度必须很高，以避免污染。钠在空气-乙炔火焰中，被部分离子化，可加入硝酸钾，使钾最终浓度达到2000mg/L，来克服干扰；（标样及空白中也加入相同量），除尘灰中铁、硅等元素含量较高 。硅在样品溶解时已生成四氟化硅挥发除去。高含量的铁会带来负干扰，本实验在标液中加入纯铁进行基体匹配消除其干扰；试剂如盐酸、氢氟酸所含的痕量钾、钠，可随同试样做试剂空白试验来消除。高氯酸冒烟后残余的少量硅对钾、钠有一定负干扰，加入1 mL氯化腮(100mg/mL)作为释放剂来消除干扰.

工作曲线，使用4种多元素混合标准溶液（K、Na、Pb、Zn），介质为10%HNO3，浓度为：1000ug/ml，根据曲线不同的梯度，只需依次加入4种多元素混合标准溶液0ml、0.5ml、1ml、2ml、4ml、8ml，各加入5%氯化锶（优级纯）1mL，再分别加入1ml铁标准溶液（工作液）〔①铁标准溶液(储备液)，·mL-1：准确称取高纯金属铁粉1.000g，用30mL盐酸(1+1)溶解后，加2-3mL浓硝酸进行氧化，用蒸馏水稀释至1L，摇匀。②铁标准溶液(工作液100μg·mL)，用一级处理水稀释至刻度，摇匀在原子吸收光谱仪上由稀至浓测定吸光度，绘制工作曲线。如下表所示。

用标准溶液的吸光度值减去空白溶液的吸光度值绘制工作曲线。 由于原子吸收的线性范围比较窄，曲线浓度跨度太大容易弯曲，所以实际测定时需根据元素含量分段进行测定。经计算机统计，得到2种元素在各含量范围内的线性回归方程和相关系数如下表所示。

6、样品分析，分别选取 2个不同含量的尘泥标样和除尘灰样品按本实验方法进行操作，平行测定 11 次来验证方法的精密度，如下表所示。

实验结果表明，本发明相对标准偏差RSD 可控制在0.25%-0.85%之间，回收率97.00%-101.00%之间，准确度良好 。

7、注意事项；

1.器皿的准备：所使用的坩埚和容器先用硝酸约10% （V/V）浸泡，然后用自来水和一级处理水依次冲洗干净，放在干净的环境中晾干。

2. 在实验过程中，应使用一级处理水，以尽可能地降低空白值。

3.在样品溶液蒸发至近干时，温度不宜太高，以免崩溅。

4. 仪器点火后要预热30分钟以上，以防波长漂移。

5.成批量测定样品时，每10个样品为一组，加测一个待测元素的质控样品，用以检查仪器的漂移程度。当质控样品测定值超出允许范围时，需用标准溶液对仪器重新调整，然后再继续测定。

本发明形成稳定的可应用于生产的火焰原子吸收光谱法测定欧冶炉除尘灰的微量元素的分析方法。

本发明利用企业现有的原子吸收光谱仪，发明测定欧冶炉除尘灰的微量元素的分析方法，该方法优与原国标法，主要有以下几方面：

1.需要一次称样就能完成钾、钠等微量元素的测定，降低了原国标方法多次称样、溶样的劳动强度。

2.实现检测欧冶炉除尘灰类钾钠微量元素10个样品分析试验3-4小时/1人，可满足企业生产的时效性，加强生产的指导性。降低冶炼成本约100万元。

3.标准曲线配置采用4种多元素混合标准溶液（K、Na、Pb、Zn），大大减少了使用单元素标准曲线配制的步骤以及配制曲线造成的系统误差。

本方法适用于同类型钢铁企业，原子吸收光谱法测定欧冶炉除尘灰的微量元素的分析方法，准确度优于国家标准GB/T6730要求，检测方法时效性强，具有得较好的经济效益。可向国内同类型钢铁企业成果转化。

具体实施方式

一种测定欧冶炉除尘灰微量元素的方法，

a、主要仪器、试剂与工作条件：AA-240FS 原子吸收光谱仪，美国瓦里安公司；盐酸G·R；氢氟酸G·R；高氯酸G·R；盐酸1+1，钾、钠、铅、锌四种共存标准储备溶液 1.000 mg/L,采用量值可溯源的国家标准物质；介质为10%HNO₃或H₂O，使用时配制成所需浓度；

b、测定步骤：称取 0.1000±0.0001g 试样于已灼烧恒重的灰皿中，于800±10℃左右灼烧 30min 至恒重，冷却后移入聚四氟乙烯烧杯中；空白同时操作，并加入适当的纯铁打底，用少量水润湿，加入 10 mL 盐酸，5 mL 氢氟酸加热溶解试样，蒸至近干，再滴加2mL 高氯酸蒸至近干，赶净氢氟酸，取下冷却，加入 5 mL 盐酸1：1溶解盐类，冷却后，过滤转移至100 mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，若元素含量过高时，需稀释后再测量，绘制校准曲线，在原子吸收光谱仪上测定；

c、实验溶液中待测元素的原子，在空气—乙炔火焰中原子化所产生的原子蒸气吸收从特定空心阴极灯射出的特征波长的光，吸光度大小与火焰中待测元素的基态原子浓度成正比，所以利用测得的吸光度即可求得被测元素的含量。

Claims (1)

1.一种测定欧冶炉除尘灰微量元素的方法，其特征在于：

a、主要仪器、试剂与工作条件：AA-240FS 原子吸收光谱仪，美国瓦里安公司；盐酸G·R；氢氟酸G·R；高氯酸G·R；盐酸1+1，钾、钠、铅、锌四种共存标准储备溶液 1.000 mg/L,采用量值可溯源的国家标准物质；介质为10%HNO₃或H₂O，使用时配制成所需浓度；

b、测定步骤：称取 0.1000±0.0001g 试样于已灼烧恒重的灰皿中，于800±10℃左右灼烧 30min 至恒重，冷却后移入聚四氟乙烯烧杯中；空白同时操作，并加入适当的纯铁打底，用少量水润湿，加入 10 mL 盐酸，5 mL 氢氟酸加热溶解试样，蒸至近干，再滴加2 mL高氯酸蒸至近干，赶净氢氟酸，取下冷却，加入 5 mL 盐酸1：1溶解盐类，冷却后，过滤转移至100 mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，若元素含量过高时，需稀释后再测量，绘制校准曲线，在原子吸收光谱仪上测定；

c、实验溶液中待测元素的原子，在空气—乙炔火焰中原子化所产生的原子蒸气吸收从特定空心阴极灯射出的特征波长的光，吸光度大小与火焰中待测元素的基态原子浓度成正比，所以利用测得的吸光度即可求得被测元素的含量。