沈彬彬

(山东钢铁莱芜分公司 技术中心，山东 莱芜 271104)

铁矿石中痕量砷测定研究与应用

沈彬彬

(山东钢铁莱芜分公司 技术中心，山东 莱芜 271104)

摘要：铁矿石中砷的测定方法众多。氢化物发生-原子荧光光谱分析方法把蒸汽进样技术与无色散原子荧光光谱测定的特点完美地结合起来，具有仪器结构简单、灵敏度高、气相干扰少和分析速度快等特点。通过试验可知，采用王水溶解试样，测量结果在允许差范围内，溶解试样比较完全，结果比较准确。矿石中痕量砷的测量过程中基体干扰比较大，加入硫脲-抗坏血酸混合溶液进行掩蔽，基体干扰能够有效地消除。该方法测定值与ICP测定值相比较，结果令人满意，该方法准确度较高。

关键词：铁矿石；测定；研究

铁矿石中砷的测定方法众多[1]。氢化物发生-原子荧光光谱分析方法把蒸汽进样技术与无色散原子荧光光谱测定的特点完美地结合起来，对于汞、砷和铅等重金属元素的分析测定显示了其独特的优点。它具有仪器结构简单、灵敏度高、气相干扰少和分析速度快等特点，因此得以广泛应用[2]。

本文研究以硝酸、盐酸溶解铁矿石样品，利用原子荧光光度计检测砷的方法。该方法具有良好的精密度，能满足生产和科研的要求。

1试验部分

1.1试验试剂

试验试剂包括：1)盐酸，浓；2)硝酸，浓；3)载流液，5%盐酸；4)硫脲混合溶液，5%硫脲+5%抗坏血酸，分别称取25 g硫脲和25 g抗坏血酸，溶于500 mL盐酸(1+4)中，当日配制；5)还原剂，2%硼氢化钾；6)砷标准溶液，1 000 μg/mL；7)铁溶液，20 mg/mL，称取2.00 g高纯铁置于100 mL烧杯中，加20 mL盐酸(3+1)加热溶解后冷却至室温，移至100 mL容量瓶中定容混匀。

1.2仪器要求

1)原子荧光光度计的性能要求如下：a.仪器稳定后，30 min内零漂≤5%；b.检出限≤0.1 μg/L；c.校准曲线在0～0.1 μg/L内，线性相关系数应≥0.997。

2)要求所用烧杯中砷含量应很低或者不含砷，以免造成低砷测量污染，也可以使用全氟塑料烧杯。

3)原子荧光光度计配备专用砷空心阴极灯，测定方法采用标准曲线法。

1.3主要试验方法

试样用硝酸、盐酸溶解后，经稀释适当倍数，在酸性介质中，以硼氢化钾为还原剂，生成砷氢化物，由载气(氩气)带入原子荧光光度计进行检测。

2分析步骤

2.1试样量

试样量称取规则见表1，精确至0.000 1 g。

表1　称取试样量

2.2试样预处理

称取试样，加盐酸6 mL，硝酸2 mL，低温加热溶解样品，待完全溶解，接近蒸干，取下冷却至室温，用水转移定容到100 mL容量瓶。再移取1 mL到100 mL容量瓶中，并将其稀释100倍，即加入硫脲混合溶液20 mL和浓盐酸10 mL，用纯水定容至刻度，混匀待测。

2.3测量

仪器开机，设定灯电流及负高压，测量前预热时间≥20 min，按照仪器说明使仪器最优化，准备好还原剂和载流液，按照设定的程序进行标准曲线绘制，并进行试液的测定。

2.4标准曲线绘制

取5个100 mL容量瓶，移取铁溶液1.0 mL分别置于这5个容量瓶中，然后分别加入0、0.2、0.4、0.8和1 mL浓度为1 ppm的砷标准溶液，再分别加入20 mL硫脲混合液、10 mL浓盐酸，用去离子水定容至刻度并摇匀。各瓶溶液中砷的浓度分别为0、2、4、8和10 ppb。

以最优条件对各瓶溶液进行测定，以元素浓度为横坐标，以荧光强度为纵坐标绘制标准曲线。

2.5精密度试验

本文的精密度试验为8次对砷元素的7个含量水平的测定，每次对该元素各个含量水平在国标规定的重复条件下测定2遍，对该原始数据进行统计分析，计算得出精密度，相关公式见表2。

表2　重复性限、再现性限公式

重复性限、再现性限按表2给出的公式求得。式中，m是测定值的平均值。

在重复性条件下，获得的2次独立测试结果的绝对差值不大于重复性限，大于重复性限的情况以≤5%为前提，则表明测定结果合格，该重复性试验可接受，否则重新追加试验。

在再现性条件下，获得的2次独立测试结果的绝对差值不大于再现性限，大于再现性限的情况以≤5%为前提，则表明测定结果合格，该再现性试验可接受，否则重新追加试验。

3试验要点

1)加热蒸干时的温度、溶液残余体积很重要。若温度高，溶解不完全且易糊底，结果偏低。体积应控制在1～2 mL，注意多个试样体积应控制一致，以防因体积不一致引入误差。

2)由于样品基体含量大，有基体干扰，应加入适当浓度的硫脲混合液以掩蔽和稳定。

3)不同浓度试样可根据砷含量适当增加稀释比例加以解决。

4)还原剂硼氢化钾的配制过程中，应在碱性介质中溶解配制，本文采用0.5%的氢氧化钠溶液。

4相关结果

4.1酸介质的选择

分别用王水、浓盐酸低温加热溶解试样，测试结果见表3。

表3　不同酸介质下砷含量测量值　(%)

由表3可以看出，王水溶解试样得到的砷含量较高，在矿石中采用王水溶解的比较完全，砷含量测量值与实际值接近。

4.2方法准确度

采用该方法溶解标样进行砷含量检测，其结果与ICP测试结果进行比较，见表4。

表4　本文测试方法与ICP测试结果对比

5结语

本文研究了原子荧光光度计对矿石中痕量砷的检测，通过试验可以得出下述结论。

1)采用王水溶解试样，测量结果在允许差范围内，溶解试样比较完全，结果比较准确。

2)矿石中痕量砷的测量过程中基体干扰比较大，加入硫脲-抗坏血酸混合溶液进行掩蔽，基体干扰能够有效地消除。

3)该方法测定值与ICP测定值相比较，结果令人满意，方法准确度较高。该方法测量矿石中痕量砷比较简便、快捷。

参考文献

[1] 罗锡明.离子色谱-氢化物发生-原子荧光法测定含金尾矿中砷[J], 光谱学与光谱分析,2008(1):21-25.

[2] 辛仁轩.等离子体发射光谱分析[M].北京:化学工业出版社,2006.

责任编辑彭光宇

Research and Application of Determination of Trace Arsenic in Iron Ores

SHEN Binbin

(The Technology Center of Laiwu Iron and Steel Group Corporation, Laiwu 271104, China)

Abstract:There are many methods of arsenic determination in iron ore. Hydride generation atomic fluorescence spectrometry analysis method makes colorless powder atomic fluorescence spectrometry for the determination of characteristics of perfect combine. It has the advantage of simple structure, high sensitivity, gas phase, less noise and speed characteristic analysis. The experiment shows: the samples are dissolved by aqua regia. The results and the actual value are in the allowable deviation range, the sample is dissolved completely, and the result are accurate. In the process of the measurement of trace arsenic in ore, the matrix interference is relatively large, the mixed solution of thiourea and ascorbic acid is added, and matrix interference can be effectively eliminated. The results of this method are compared with the results of ICP, they are satisfactory and the method is accurate.

Key words:iron ore，determination，research

收稿日期：2014-10-28

作者简介：沈彬彬(1982-)，女，工程师，主要从事钢铁、铁合金及矿石原料的理化检测分析等方面的研究。

中图分类号：O 657.3

文献标志码：A