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今天实验室来了两个X射线方面的专家,在期间我提到了压片法做矿石中的多元素的定量分析(高含量),专家的回答是,是实现不了的,因为矿物效应无法消除,所以无法准确测量矿石中的多元素。
ICP-AES法测定矿石中钨元素含量摘要:随着钨元素的利用越来越广泛,钨成为地质找矿的重点,因此如何准确、快速、简便的测定矿石中钨元素含量有着重要的意义。本文采用王水消解样品,以5ml100g/L柠檬酸为络合剂防止钨酸沉淀析出,以钨矿石成分分析标准物质GBW07241消解绘制标准曲线,ICP-AES法测定矿石中钨含量。实验结果表明,该方法可以很好的消除基体效应对于测定结果的影响,在207.911nm波长范围下,检出限为0.0002%,用钨矿石成分分析标准物质GBW07241和GBW07240验证得知,精密度在6.7%-9.5%之间,准确度在3.3%-4.5%之间,经过与国标方法比对得知,该方法可以准确的测定矿石中钨元素含量。关键词:矿石,钨,王水,柠檬酸,ICP-AES1 综述1.1研究意义钨在地壳中的平均含量为1.3×10-6,已发现的含钨矿物有20余种,我国钨矿床中钨矿物大部分是钨酸盐。具有工业意义的钨矿物主要有黑钨矿、钨锰矿、钨铁矿和白钨矿四种。钨在冶金和金属材料中属于高熔点稀有金属或称难溶稀有金属,其用途相当广泛。钨及其合金是现代工业、国防及高新技术应用中极为重要的功能性材料之一,广泛应用于航天、原子能、船舶、汽车工业、电子工业、化学工业等诸多领域。随着我国钨矿资源被快速消耗,寻找钨矿已成为我国地质勘查项目的热点。因此,如何准确、快速的测定矿石样品中钨含量有着重要的意义。1.2研究进展1.2.1溶解方法钨矿石分解方法分为酸溶分解和熔融分解法。熔融分解法是在600℃左右高温下,用过氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、硝酸钾等一种或者几种溶剂对样品进行溶解的方法,该方法需要在高温下进行,且加入溶质量过大,有可能造成样品溶液溶质质量分数过大而影响测定结果。在酸性溶液中常常会有钨酸(H2WO4)沉淀生成,该沉淀具有胶体性质,影响测定结果,但是钨酸沉淀可以与草酸、柠檬酸或酒石酸等生成稳定的配合物,可以有效防止钨酸沉淀的析出。1.2.2测定方法现阶段,钨的测定方法主要有重量法、容量法、光度法、极谱法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体光谱法等。目前应用较多的仍是重量法、光度法和极谱法。由于重量法性质的限定,在测定高含量的钨时,至今仍然依靠重量法进行,该方法具有操作简单、成本低等优点,但是不适宜于低含量钨的测定;光度法在测定钨时干扰元素较多且分析方法繁琐,现在已经很少使用;容量法测定钨时干扰元素多,测定条件要求严格,因此也很少使用;极谱法是一种适宜于微量钨测定的经典方法,该方法测定过程复杂,对于操作人员技术要求较高且汞对于人体危害较大,使得现阶段应用很少;X射线荧光光谱法相对于ICP-AES法来说操作还是比较复杂;ICP-AES法由于其操作简单、灵敏度高、精密度好,分析速度快、线性范围宽等优点而得到人们广泛关注。1.3 研究内容综上所述,文章采用王水溶解钨矿石样品,利用柠檬酸对钨酸沉淀进行络合,防止钨酸沉淀析出,利用钨矿石成分分析标准物质GBW07241溶解后绘制标准曲线,ICP-AES法测定矿石中钨元素含量。2 实验部分2.1主要仪器及工作参数SPS8000-电感耦合等离子体原子发射光谱仪(北京科创海光仪器有限公司)。发射功率1250W,雾化器室(CHMB)流量0.5L/min,辅助气(AUX)流量0.6L/min,等离子气(PLA)流量16L/min。2.2 主要试剂及标准物质试剂:盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸、柠檬酸(100g/L)。标准溶液:GSBG62063-90钨标液1000ug/ml。标准物质:GBW07241-钨矿石成分分析标准物质;GBW07240-钨矿石成分分析标准物质。2.3 实验步骤2.3.1 样品溶液制备准确称取制备好的样品0.5000g与150mL锥形瓶中,用少量纯净水冲洗瓶壁,并润湿样品,加入25mL王水,在电热板150℃左右加热消解样品,待液体量剩余5mL左右时,取下锥形瓶,放置常温,加入5mL王水(1:1),加热至沸腾,溶解盐类物质,取下冷却后,定容至50mL容量瓶中,定容前将容量瓶中加入5mL柠檬酸溶液,摇匀,待测。同时做空白试验。2.3.2标准曲线绘制准确称取钨矿石成分分析标准物质GBW07241分别0.0500g、0.1000g、0.5000g、1.0000g,按照“2.3.1”步骤制备成溶液,其中钨元素浓度分别为2.2ug/ml、4.4ug/ml、22.0ug/ml、44.0ug/ml。2.3.3测定按照“2.1”步骤中仪器条件,依次测定标准系列溶液、空白溶液的强度,依照强度值和浓度值,绘制标准曲线,并测定样品溶液强度,计算溶液中钨元素浓度。3 实验条件优化3.1 分析谱线的选择ICP-AES对每个元素的测定都可以同时选择多条特征谱线,且同时具有同步背景校正功能,因此实验中对每个测定元素优化选取一条谱线进行测定,综合分析强度、干扰情况、稳定性及谱线形状,选择谱线干扰少、精密度高的分析线。综上所述,实验选择207.911nm做为分析谱线。3.2 样品溶解方法的选择准确称取钨矿石成分分析标准物质GBW07240和GBW07241各一份,分别加入25mL王水,准确称取钨矿石成分分析标准物质GBW07240和GBW07241各一份,分别加入25mL混酸(V盐酸:V硝酸:V高氯酸:V氢氟酸=15:5:2.5:2.5),按照步骤“2.3.1”处理样品,在仪器条件下进行测定,结果见表3.1所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607301713_602692_2352694_3.png从表3.1可以看出,两种溶样方法测定结果区别不大,因此为了简便,文章选择王水对于样品进行溶解。3.3 柠檬酸加入量的选择按照步骤“2.3.1”处理样品,改变柠檬酸加入量,其他实验条件不变,实验结果如图3.1所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607301714_602693_2352694_3.png从图3.1可以看出,当柠檬酸加入量为5ml时,测定结果和推荐值差别较小,继续增加加入量,结果变化不大,因此文章选择加入100g/L柠檬酸加入量为5ml。3.4 标准曲线的选择ICP-AES法测定样品时的基体效应比较大,为了考虑基体效应对于实验结果的影响,将制备好的样品同时在由钨矿石成分分析标准物质GBW07241和1000ug/ml的钨元素标准溶液稀释得到的标准系列条件下同时测定,结果见表3.2所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607301715_602694_2352694_3.png从表3.2可以看出,1000ug/ml钨标液稀释后绘制标准曲线测定结果误差较大,但是用钨矿石成分分析标准物质GBW7241消解绘制标线时误差较小,说明利用钨矿石成分分析标准物质消解绘制的标线进行测定时,大大的减小了样品测定时的基体效应,使得测定结果误差较小,因此实验选择使用钨矿石成分分析标准物质GBW7241消解液绘制标准曲线。4 结果与讨论4.1检出限国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)规定通过多次测定空白溶液的浓度,之后计算标准偏差,标准偏差的三倍即为此方法的检出限。在仪器工作条件下,将空白溶液连续测定11次,计算ICP-AES法测定矿石中钨元素含量的检出限,结果位0.021ug/ml,换算为含量为0.0002%。4.2 精密度和准确度分析化学中常用实验多次测定结果的相对标准偏差RSD来表示测定结果的精密度,用标准物质的测定值和加标回收率实验来控制实验的准确度。准确称取钨矿石成分分析标准物质GBW07240和GBW07241各六份,按照步骤“2.3.1”消解样品,之后再仪器条件下进行测定,结果如表4.1所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607301715_602695_2352694_3.png从表4.1可以看出,ICP-AES法测定矿石中钨元素含量的精密度在6.7%-9.5%之间,由于样品含量较低,精密度高于5%,也是可以接受的。实验准确度在3.3%-4.5%之间。[/ali
矿石分析仪指的是对矿石中含有的元素及其含量分析的仪器,即时利用X射线辐射产生荧光来分析的一种仪器,目前在X射线荧光分析矿石中的元素及含量中。矿石分析仪主要适用经验系数法结合基本参数法和单独经验系数法,针对不同的矿石种类,利用基本参数法结合经验系数法测试矿石成分中的元素含量,测试结果性能远比简单适用FP法精度要高出很多。 矿石分析仪广泛应用于各类矿石的检测和分析,还应用于矿渣精炼分析及考古研究。包括金矿、银矿、铜矿、铁矿、锡矿、锌矿、镍矿、钼矿、铱矿、砷矿、铅矿、钛矿、锑矿、钒矿、碘矿、硫矿、钾矿、磷矿、铀矿等从磷到铀的所有自然矿石、矿渣、岩石、泥土、泥浆。被检测的样品可以是固体、液体、粉尘、粉末、实心体、碎片、过滤物质、薄膜层等有形物体。 矿石分析仪可以用来对各种不同类型的矿石进行现场分析。通过现场测试的成熟的X射线管分析系统,无辐射性同位素,现场分析时能做出快速而全面的矿石类型研究,对样品要求低,但测试结果准确,能准确分析高浓度样品,避免了验证性的实验室测试。