微波消解-火焰原子吸收光譜法測定紅土鎳礦中氧化鎂含量

李昌麗，王艷君，張彥甫，蔣曉光，李衛(wèi)剛，王彩云，林忠

（鲅魚圈出入境檢驗檢疫局，遼寧營口 115007）

微波消解-火焰原子吸收光譜法測定紅土鎳礦中氧化鎂含量

李昌麗，王艷君，張彥甫，蔣曉光，李衛(wèi)剛，王彩云，林忠

（鲅魚圈出入境檢驗檢疫局，遼寧營口 115007）

以鹽酸、硝酸、氫氟酸溶解紅土鎳礦樣品，加入高氯酸冒煙除去硅和氟，在稀鹽酸和氯化鍶溶液介質(zhì)中，于原子吸收光譜儀波長285.2 nm處，使用空氣-乙炔火焰，測定樣品中氧化鎂的含量。在最佳實驗條件下，鎂的質(zhì)量濃度在0.20～1.00 mg／L與吸光度呈線性關系，其檢出限為0.036 mg／L。該方法用于紅土鎳礦中氧化鎂含量的測定，相對標準偏差小于1.2%，加標回收率為99.1%～100.3%。氧化鎂質(zhì)量分數(shù)在0.15%～5.00%范圍內(nèi)的重復性及再現(xiàn)性方程分別為r=0.023m+0.037和R=0.133m-0.028。該方法適合于測定氧化鎂含量在0.15%～5.00%的紅土鎳礦。

微波消解；火焰原子吸收光譜法；紅土鎳礦；氧化鎂

鎳礦資源類型通常分為硫化鎳礦和氧化鎳礦，氧化鎳礦一般含有鐵而帶紅褐色，俗稱紅土鎳礦。紅土鎳礦資源豐富，占鎳儲量的70 %，可以生產(chǎn)出氧化鎳、硫鎳、鐵鎳等中間產(chǎn)品，將成為未來鎳的主要來源。隨著紅土鎳礦冶煉技術的改進，我國已經(jīng)進入紅土鎳礦開發(fā)使用階段［1］。

氧化鎂是紅土鎳礦的主要成分之一，其含量一般在0.5%～30%，是紅土鎳礦質(zhì)量的重要指標之一。礦石中氧化鎂含量的檢測方法主要有ICP-AES法、火焰原子吸收光譜法、X-射線熒光光譜法、絡合滴定法等。筆者在對火焰原子吸收光譜法測定紅土鎳礦中銅、鉛、鋅、鉻和鎳含量方法［2-6］及火焰原子吸收光譜法測定其它礦物中鎂的方法研究基礎上，建立了微波消解-火焰原子吸收光譜測定紅土鎳礦中氧化鎂含量的方法，該方法試劑用量少、省時，適合于低含量氧化鎂的測定，彌補了滴定法測量下限高的不足［7］。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

原子吸收光譜儀：ZEEnit 700型，附鎂空心陰極燈，德國耶拿公司；

高通量密閉微波消解儀：附聚四氟乙烯消解罐，美國CEM公司；

鎂標準貯備溶液：1 g／L，稱取1.658 0 g預先在800℃灼燒并已于干燥器中冷卻的氧化鎂（高純試劑，純度大于99.9%）于300 mL燒杯中，慢慢加入40 mL鹽酸（1+1），蓋上表面皿，低溫溶解，用水洗滌表面皿及杯壁，冷卻，移入1 L容量瓶中，以水定容，混勻；

鎂標準溶液：20 mg／L，移取2.00 mL鎂標準貯備溶液于100 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸，用水稀釋至標線，混勻；

氯化鍶溶液：200 g／L，稱取氯化鍶20 g于100 mL燒杯中，加水溶解，移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至標線，混勻；

實驗所用試劑均為分析純；實驗用水為二次去離子水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 微波消解參數(shù)

微波消解參數(shù)見表1。

表1 微波消解參數(shù)

1.2.2 原子吸收光譜儀工作參數(shù)

波長：285.2 nm；燈電流：2.0 mA；狹縫寬度：1.2 nm；燃燒器高度：6 mm；乙炔流量：70 L／h。

1.3 樣品選擇

按照GB／T 10322.1方法取樣和制樣［8］，采用重鉻酸鉀滴定法［9］、分光光度法［10］、X射線熒光光譜法［11］、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法［12］對不同產(chǎn)地和不同鎳含量水平的紅土鎳礦樣品進行了全鐵、鎳、硅、鎂、鋁、鈣、錳、鈦、銅、磷等成分測定，得出紅土鎳礦主要成分情況（見表2）。選擇其中氧化鎂含量分別為0.72%，2.02%，3.22%，4.23%的4個樣品為作為不同含量水平的實驗樣品。

表2 紅土鎳礦主要成分含量參考值

1.4 試料的分解

稱取0.1 g（精確至0.000 1 g，隨同試樣進行空白試驗）試料置于聚四氟乙烯消解罐中，加入9 mL鹽酸、3 mL硝酸，在常壓下放置，待樣品劇烈反應后，再加入3 mL氫氟酸，加蓋，置于夾持裝置中放入微波爐，運行預先設定的消解程序。消解程序結束后，冷卻至室溫后打開聚四氟乙烯消解罐，用少許水吹洗罐壁，加入1 mL高氯酸，低溫加熱至白煙冒盡，用少量水沖洗罐壁，再加入1 mL高氯酸，進行二次蒸干，低溫加熱至白煙冒盡。冷卻，加入2 mL鹽酸溶解鹽類，冷卻至室溫，轉移至100 mL容量瓶中，用水稀釋至標線，混勻。

1.5 樣品測定

按表3分取試液，置于100 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸和2 mL氯化鍶溶液，用水稀釋至標線，混勻，使測試溶液中鎂的含量在標準曲線線性范圍內(nèi)。分取20 mL空白溶液于100 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸和2 mL氯化鍶溶液，用水稀釋至標線，混勻，待測。

表3 MgO含量不同時分取試液體積

將上述試液于原子吸收光譜儀波長285.2 nm處，用空氣-乙炔火焰，以水調(diào)零，測量試液及隨同試料空白溶液的吸光度。從工作曲線上查得相應的鎂的濃度。

2 結果與討論

2.1 試液酸度

使用不同濃度的鹽酸、硝酸、高氯酸，試驗其對1.0 μg／mL鎂標準溶液吸光度的影響。結果表明，體積分數(shù)為0.5%～10%的鹽酸、硝酸介質(zhì)和0.5%～2%的高氯酸介質(zhì)均不影響鎂的測定。同時考慮到鋁的沉淀，且鎂的標準溶液采用鹽酸配制，實驗測定鎂選擇5%的鹽酸。

2.2 氯化鍶溶液加入量

鎂與磷酸根、硫酸根、硅酸根等能生成更穩(wěn)定或更難揮發(fā)的化合物而降低了其測定靈敏度［13］。通過加入釋放劑氯化鍶，使鎂從干擾元素的化合物中釋放出來，從而消除磷酸根、硫酸根和硅酸根等對鎂測定的干擾［14］。加入釋放劑到一定量時才能起到釋放作用。對4個紅土鎳礦樣品和一個鎳礦標準物質(zhì)（GBW 07283）進行了氯化鍶的加入量試驗，結果見表4。結果表明，試液中加入2.0 mL氯化鍶溶液可以準確測得鎂的含量。

表4 氯化鍶溶液的加入量試驗結果

2.3 標準工作曲線和檢出限

分別移取0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00 mL 20 μg／mL鎂標準溶液，置于一組100 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸和2.0 mL氯化鍶溶液，用水稀釋至標線，混勻。使用空氣-乙炔火焰，于原子吸收光譜儀波長285.2 nm處，以水調(diào)零，測量鎂系列標準溶液的吸光度。以鎂的質(zhì)量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制鎂的標準工作曲線。鎂的質(zhì)量濃度在0.20～1.00 mg／L內(nèi)與吸光度呈線性關系，線性方程為y=0.602 4x+0.026 8，相關系數(shù)r=0.999 2。測定空白溶液10次，以3倍標準偏差（3σ）計算，鎂的檢出限為0.036 mg／L。

2.4 干擾試驗

紅土鎳礦中的主要元素有鐵、鎳、硅、錳、鈷、銅、鋅、鉻、鈣、鎂、鋁等，考察紅土鎳礦中各元素對鎂測定的影響，結果表明，紅土鎳礦中主體元素硅對鎂的測定干擾可忽略不計，原因是溶樣時加入的氫氟酸使其形成低沸點的氟硅酸，經(jīng)高氯酸冒煙揮發(fā)除去。綜合考慮紅土鎳礦中可能存在元素的最高含量（55%鐵，3%鎳、鈣，1%錳、鉛，0.5%鉻、銅）和試液稀釋倍數(shù)，在含0.2 μg／mL鎂的標準溶液中加入11 mg鐵，1 mg鎳、鈣，0.5 mg錳、鉛，0.2 mg鉻、銅進行試驗，結果表明，100 mL試樣溶液中，這些共存元素不干擾鎂的測定。

2.5 精密度試驗

依據(jù)GB／T 6379.2［15］，選擇5家實驗室，對所選的4個水平樣品分別進行5次獨立測定，測定結果及統(tǒng)計結果分別見表5和表6。表5和表6數(shù)據(jù)表明該方法精密度良好，并具有較好的重復性和再現(xiàn)性。

表5 精密度試驗結果 %

表6 精密度方程 %

2.6 加標回收試驗

在紅土鎳礦樣品中加入一定量鎂元素標準溶液，按本方法處理樣品，進行回收試驗，結果見表7。實驗結果表明，鎂的加標回收率在99.1%～100.3%之間，表明該方法準確度較高。

表7 方法回收試驗結果 %

3 結語

利用微波消解-火焰原子吸收光譜法測定紅土鎳礦中氧化鎂含量，方法精密度好，準確度高，樣品基體不干擾測定。

［1］ 王成彥，尹飛，陳永強，等.國內(nèi)外紅土鎳礦處理技術及進展［J］.中國有色金屬學報，2008，18(Z1): S1-S8.

［2］ 李昌麗，蔣曉光，湯淑芳，等.火焰原子吸收光譜法測定紅土鎳礦中銅含量［J］.冶金分析，2012，32(10): 74-77.

［3］ 王慧，劉烽，許玉宇，等.火焰原子吸收光譜法測定紅土鎳礦中的鉛［J］.巖礦測試，2012(3): 434-437.

［4］ 周凱，孫寶蓮，李波，等.火焰原子吸收光譜法測定紅土鎳礦中鋅［J］.冶金分析，2011，31(10): 57-61.

［5］ 王虹，馮宇新，蘇明躍，等.火焰原子吸收光譜法測定紅土鎳礦中鉻［J］.冶金分析，2007，27(9): 54-56.

［6］ 李昌麗，蔣曉光，張彥甫，等.火焰原子吸收光譜法測定紅土鎳礦中銅、鋅、鉻含量［J］.化學分析計量，2012，21(3): 24-27.

［7］ YS／T 820.22-2012 紅土鎳礦化學分析方法第22部分：鎂量的測定EDTA滴定法［S］.

［8］ GB／T 10322.1-2000 鐵礦石取樣和制樣方法［S］.

［9］ YS／T 820.3-2012 紅土鎳礦化學分析方法第3部分：全鐵量的測定重鉻酸鉀滴定法［S］.

［10］ YS／T 820.2-2012 紅土鎳礦化學分析方法第2部分：鎳量的測定丁二酮肟分光光度法［S］.

［11］ YS／T 820.23-2012 紅土鎳礦化學分析方法第23部分：鈷、鐵、鎳、磷、氧化鋁、氧化鈣、氧化鉻、氧化鎂、氧化錳、二氧化硅和二氧化鈦量的測定波長色散X射線熒光光譜法［S］.

［12］ YS／T 820.10-2012 紅土鎳礦化學分析方法第10部分：鈣、鈷、銅、鎂、錳、鎳、磷和鋅量的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法 ［S］.

［13］ 江寅，胡亮，李飛.火焰原子吸收中增感試劑及應用［J］.化學工程師，2008，153(6): 36-38，44.

［14］ 劉生昔，李斌.原子吸收光譜分析中化學干擾的消除［J］.中國衛(wèi)生檢驗雜志，2007，17(4): 744-745.

［15］ GB／T 6379.2-2004 測量方法與結果的準確度（正確度和精密度）第2部分：確定標準測量方法重復性與再現(xiàn)性的基本方法［S］.

Determination of Magnesia in Laterite Nickel Ore by Microwave Dissolution-Flame Atomic Absorption Spectrometry

Li Changli, Wang Yanjun, Zhang Yanfu, Jiang Xiaoguang, Li Weigang, Wang Caiyun, Lin Zhong
（Bayuquan Entry-Exit Inspection and Quarantine, Yingkou 115007, China ）

After being dissolved with hydrochloric acid, nitric acid and hydrof l uoric acid, silicon and fl uorine in the laterite nickel ore sample were removed by adding perchloric acid and smoking. In diluted hydrochloric acid and strontium chloride solution medium, the content of magnesia was determined on fl ame atomic absorption spectrometry at 285.2 nm using air-ethyne fl ame. Under optimized experimental conditions, the absorbance was linear with magnesia concentration in the range of 0.20-1.00 mg／L. The limit of determination was 0.036 mg／L. The relative standard deviation was less than 1.2%. The recoveries obtained by standard addition method were in the range of 99.1%-100.3%. Magnesia content ranged from 0.15% to 5.00%, the equation of the repeatability and the reproducibility were r=0.023m+0.037 and R=0.133m-0.028, respectively. This method is applicable for the determination of laterite nickel ore with magnesia content of 0.15%-5.00%.

microwave dissolution; fl ame atomic absorption spectrometry; laterite nickel ore; magnesia

O657.32

A

1008-6145(2014)02-0054-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.02.015

聯(lián)系人：李昌麗；E-mail: tanglikuaile@163.com

2014-01-26