ICPE-9820测定炭阳极用煅后石油焦中元素含量

本文参考有色金属行业标准YS/T 587.5《炭阳极用煅后石油焦检测方法 第5部分 微量元素的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》（草案），使用岛津ICPE-9820型电感耦合等离子体发射光谱仪测定了炭阳极用煅后石油焦中的多种元素含量，该方法线性良好（r＞0.999），检出限低。对6个样品中的16种元素进行测定，相对标准偏差在0.23%～21.9%之间。该方法前处理效果良好、仪器操作简便，适用于炭阳极用煅后石油焦中多元素含量的快速测定。SSL-CA23-103Excellence in Science Excellence in ScienceICP-187 ICPE-9820 测定炭阳极用煅后石油焦中元素含量 ICP-187 摘要：参考标准 YS/T 587.5《炭阳极用煅后石油焦检测方法第5部分微 量 元素的测定电感耦合等离子体原 子 发射光谱法》 (草案)，使用岛津ICPE -9820 型电感耦合等离子体发射光谱仪建立了测定炭阳极用煅后石 油焦样品中多种元素含量的方法。该方法样品灰化效果好，标准曲线线性良好(r>0.999)，检出限低。试 验结果表明，该方法适用于炭阳极用煅后石油焦中多元 素 的测定。 关键词：炭阳极 煅后石油焦 ICPE -9820 元素 技术特点： ※ ICPE-9820 采用 真空 光室设计，开机无需吹扫等待，减少气体消耗。 炭阳极是电解铝行业的 主 要消耗品 之 一，而煅后 石油焦则是电解铝行业生 产 炭阳极的主要原料 。我国 作为电解铝第一生产大国，占全球产能的一半以上，因此煅后 石 油 焦消耗量相当巨大。煅后石油焦中的杂 质元素会给电解铝的生产带来一定的负面影 响 ，例如 预焙阳极中的微量元素含 量 直接关系到铝的纯度和电 解铝生产中电流利用效率、电能消耗、炭阳极消耗以 及环境保护等。 在 与 国际接轨的过程中，炭阳极的生产技术指标 在不断地进行调整，煅后石油焦对炭阳极质量的影响 也日益受到 重 视。因此，为适应我国煅后石 油 焦商品 化程度的不断提高和出口的增加，满足铝电解用炭阳 实验部分 极生 产 技术的不断进步，引导并拓展市场，加强对煅后 石油焦的规范管理，更好的与国际标准接轨 ，不断完善 炭阳极用煅后石油焦 中 微 量 元素的 测 定方法具有重要意 义。 电感耦合等离子体发射光谱法 (ICP-OES)具有分 析速度快、精密度高、可同时对多元素进行准确测定 等优点，是 元 素 分析的有力工具。本文参考标准YS/T 587.5《炭阳极用煅后石油焦检 测 方法第5部分微量元 素的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》(草案)，使用岛津ICPE -9820 型电感耦合等离子体发射光谱仪对 炭阳极用煅后石油焦中多种元素含量进行测定。 岛津 ICPE-9820 型电感耦合等 离 子体发射光谱仪 1.2试剂 基体溶液：称取20g±0.1g硼酸锂放入铂金皿中，置 于1000℃马弗炉中熔融5 min， 取出冷却，将盛有 已 冷却重结晶的硼酸盐的铂皿放到烧杯中，加入1000 mL硝酸溶液(10%))，在电热板上缓慢加热并搅拌样品，直至硼酸盐完全溶解。用水冲洗铂金皿和玻璃棒并入硼酸锂溶液中，将热溶液立即转移 到 2000 mL容量瓶 中 用 水稀释到1800mL以免结晶，混匀并冷却到室温，用水稀释至刻 度 ，混匀，将全部溶液过滤备用。 1.3分析条 件 仪器分析条件见表1。 表11仪 器 分析条件 仪器参数 设定值 仪器参数 设定值 高频功率 1.20kW 等离子体气流速 14.0 L/min 辅助气流速 1.20 L/min 载气流速 0.70 L/min 炬管类型 标准炬管 雾化器类型 同心雾化器 雾化室 旋流雾室 高频频率 27.12MHz 1.4样品前处理 1.4.1准确称量 5.0000 g试样置于铂金皿中，将铂金皿放入马弗炉中，升温至700℃±10℃，灼烧6h，取 出 铂 金皿，置于 干 燥器中冷却至室温。 1.4.2称取0.5g硼酸锂(精确至0.0001g)，均匀地撒在灰分上，将铂金皿放入马弗炉中，1000℃±10℃灼烧 2 min， 取出，轻轻转动铂金皿中熔融物溶解灰分，继续在马弗炉中加热2min。 1.4.3将熔融物冷却 5 min ~ 10 min， 加入25mL硝酸溶液(10%)，放入超声波浴中，直至熔融物彻底溶解。取出铂金皿，用水洗涤，溶液转移到100 mL容量瓶中，加水稀释至刻度，混匀。 1.4 样中 量，按表2移取相应体积的试液和硝酸溶液(10%)于容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，待测 。 表22样品移取体积 质量分数/% 移取样品体积/mL 10%HNO：体积/mL 容量瓶体积/mL 样品稀释倍数 0.0005~0.02 全部 100 1 0.02~0.10 10.00 25.00 100 10 ■结果与讨论 2.1校准曲线 标准溶液系列Ⅰ：根据样品中待测元素的含 量 ，于 100 mL容 量 瓶 中 按表3中各元素的浓 度 配制校准曲线，为保持与试液中锂浓度一致，再分别加入50 mL基体溶液，用水稀释至刻度，混匀。 标准溶液系列Ⅱ：根据样品中待测元素的含量，于100 mL容量瓶中，加入25 mL 硝 酸溶液(10%)，按表 4中 各元素的浓 度 配制校准曲线，为保持与试液 中 锂浓度一至，再 分别加入5mL基体溶液，用水稀释 至 刻 度 ，混匀。 表3标准溶液系列 1 单位： ug/mL 元素 STD1 STD2 STD3 STD4 STD5 STD6 STD7 STD8 Al 0.00 一一 1.00 2.00 5.00 10.00 Ba 0.00 0.10 0.25 0.50 1.00 一一 一一 一一 Ca 0.00 一一 一一 1.00 2.00 5.00 10.00 Cr 0.00 0.10 0.25 0.50 1.00 一一 一一 一一 Fe 0.00 一一 一一 一一 1.00 2.00 5.00 10.00 K 0.00 0.40 1.00 5.00 Mg 0.00 一一 0.50 1.00 2.00 5.00 一一 Mn 0.00 0.10 0.25 0.50 1.00 一一 一一 Na 0.00 1.00 5.00 10.00 20.00 一一 一一 一一 Ni 0.00 一一 一一 一一 1.00 2.00 5.00 10.00 P 0.00 0.20 0.50 1.00 一一 一一 一一 Pb 0.00 0.10 0.25 0.50 1.00 一一 一一 一一 Si 0.00 2.34 5.84 11.69 17.53 一一 Ti 0.00 0.10 0.25 0.50 1.00 一一 一一 V 0.00 一一 一一 1.00 2.00 5.00 10.00 Zn 0.00 0.10 0.25 0.50 1.00 一一 一一 一一 表 4 标准溶液系列Ⅱ 单位：ug/mL 元素 STD1 STD2 STD3 STD4 Al 0.00 1.00 2.00 5.00 Ca 0.00 1.00 2.00 5.00 Fe 0.00 1.00 2.00 5.00 Ni 0.00 1.00 2.00 5.00 V 0.00 1.00 2.00 5.00 图1标准溶液系列1曲线图 图 2 标准溶液系列Ⅱ曲线图 注 ：标 准 溶液系列|中所 有 待测元素观测方 向 为轴向观测，标 准溶液系列Ⅱ中 所有待测元素观 测 方 向 为纵向观测。 2.2方法检出限和定量限 在标准溶液系列I的工作条件下，使用样品空白溶液 测 定11次，分别以浓度的3倍和10倍标准偏差 (SD)计算检出限和定量限。按样品称量5.0000 g， 定容体积为100mL计算方法检出限和定量限，结果见下表5所示。 表5方法检 出 限及定量限 元素 波长((nm) 相关系数 方法检出限(%) 方法定量限 (%) Al 396.153 1.00000 6.00×10° 2.00×10° Ba 455.403 0.99998 6.00×10' 2.00×10° Ca 317.933 0.99998 5.40×10° 1.80×10° Cr 267.716 0.99995 2.40×10° 8.00×10° Fe 259.940 0.99996 7.20×10 2.40×10 K 766.490 0.99993 5.76×10° 1.90×10* Mg 285.213 1.00000 3.60×10° 1.20×10° Mn 257.610 0.99994 1.20×10° 4.00×10° Na 589.592 0.99998 2.76×10° 9.20×10° Ni 231.604 0.99994 1.62×10° 5.40×10° P 213.618 0.99996 3.00×10° 1.00×10 Pb 220.353 0.99983 4.50×10° 1.50×10* Si 212.412 0.99998 9.18×10° 3.10×104 Ti 334.941 0.99999 6.00×10' 2.00×10° V 292.402 0.99998 1.20×10° 4.00×10° Zn 213.856 0.99997 2.40×10° 8.00×10° 2.3样品测试结果 对6个样品进行 测 定，测 试结果见表6。 表6方法检出限及定 量 限 1# 0.05273 1.21 RSD (%，n=11) 9# 0.82 0.00024 0.38 样品 (%，n=11) 5.59 6.23 3.34 0.92 5.91 (%) 0.53 GPW1 0.00062 0.37 注：N .D.表 示 未检出 结论 本文参考有色金属行业标准 YS/T 587.5《炭阳极用煅后石油焦检测方法第5部分微量元素的测定电感耦合 等离子体原子发射光谱法》 (草案)，使用岛津ICPE -9820 型 电感耦合等离子 体 发射光谱仪测定了炭阳极用煅 后石油焦 中 的多种元素含量，该方法线性良好(r>0.999))，检出限低。对6个样品 中 的16种元素进行 测 定，相对标准偏差在0.23%~21.9%之间。该方法前处理效果良好、仪器操作简便，适用于炭阳极用煅后石油焦中 多元素含量的快速测定。 岛津应用云