李建梅，王慧清，郝靜

（內(nèi)蒙古第一機械集團有限公司計量檢測中心，內(nèi)蒙古包頭 014032）

電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定鎳鐵中 Si，Mn，P，Ni

李建梅，王慧清，郝靜

（內(nèi)蒙古第一機械集團有限公司計量檢測中心，內(nèi)蒙古包頭 014032）

建立 ICP-AES 法測定新型材料鎳鐵中的 Si，Mn，P，Ni元素的方法?？疾炝随囪F基體和共存元素對測定結(jié)果的影響。通過基體匹配消除基體干擾，確定各待測元素譜線為 Mn 293.930 nm，P 178.280 nm，Ni 231.604 nm，Si 251.611 nm。Si，Mn，P，Ni的檢出限分別為 0.06，0.04，0.08，0.04 mg／L，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于 5%(n=11)，加標(biāo)回收率在 95%～105% 之間。該方法操作簡便、測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可用于鎳鐵中 Si，Mn，P，Ni的含量測定。

ICP-AES ；鎳鐵；快速分析；Si；Mn ；P ；Ni

鎳鐵是近幾年出現(xiàn)的一種新型材料，它是在煉制生鐵的過程中根據(jù)用戶需要加入金屬鎳冶煉而成，可用于鑄造。在煉鋼工業(yè)中，鎳鐵作為合金元素添加劑，可提高鋼的抗彎強度和硬度，在鑄鐵中可使其結(jié)構(gòu)均勻，密度提高［1］。鎳鐵常規(guī)檢驗項目為 C，Si，Mn，S，P，Ni元素，C，S 元素一般釆用紅外吸收碳硫測定儀進行測定。檢測鎳鐵中的 C，Si，Mn，S，P，Ni元素對于其質(zhì)量控制具有重要的意義。目前，有關(guān)檢測方法未見報道［2-3］。筆者用 ICP-AES 法分析鎳鐵中 Si，Mn，P，Ni的含量，解決了材料復(fù)驗的難點［4-9］。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

垂直觀測等離子放射儀：iCAP6300 型，美國Thermo Elemental公司；

高純鐵：質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 99.98%，待測元素含量已知；

硝酸、鹽酸、硫酸、高氯酸、氫氟酸：分析純；硅、錳標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 mg／mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；

鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液：5 mg／mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；

磷標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.1 mg／mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；

實驗用水為去離子水。

1.2 儀器工作條件

功率：1150 W ；霧 化器流量：0.70 L／min ；輔助氣流量：1.0 L／min ；泵速：50 r／min ；積分時間：15 s ；樣品沖洗時間：30 s ；觀測高度：15 mm ；檢測波長：Mn 293.930 nm，P 178.280 nm，Ni 231.604 nm，Si 251.611 nm。

1.3 實驗方法

1.3.1 Mn，P，Ni成分分析

稱取試樣 0.2000g于 250 mL 三角瓶中，加入硝酸溶液（1+4）30 mL，加熱，反應(yīng)一段時間后滴加2 滴氫氟酸，此時溶液清亮。加入 5 mL 高氯酸，蒸至冒高氯酸煙至瓶口，取下，稍冷，加水溶解鹽類，再加 10 mL 鹽酸 - 硝酸混合溶液（3+1），過濾轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，以水稀釋至標(biāo)線，搖勻。將此溶液引入 ICP 等離子體炬焰中，分別于波長 293.930，178.280，231.604 nm 處測定 Mn，P，Ni的含量。

1.3.2 Si成分分析

稱取試樣 0.2000g 于250mL三角瓶中，加入硫酸溶液（5+95）30 mL，加熱，待反應(yīng)一段時間后，加入硝酸 5 mL 至溶液清亮，反應(yīng)完全，取下，冷卻，過濾轉(zhuǎn)移至 100 mL 容量瓶中，以水稀釋至標(biāo)線，搖勻。將此溶液引入 ICP 等離子體炬焰中，于波長251.611 nm 測定 Si的含量。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制［6］

分別稱取0.1600g高純鐵6份于250 mL 三角瓶中，按 1.3 步驟將其溶解，冷卻至室溫，將溶液轉(zhuǎn)移至 100 mL 容量瓶中，分別取 1 mg／mL 硅、錳標(biāo)準(zhǔn)溶液和 5 mg／mL 鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液 1.0，2.0，3.0，4.0 mL，取 0.1 mg／mL 磷標(biāo)準(zhǔn)溶液 0.5，1.0，1.5，2.0 mL于容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，配制成系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，各元素的質(zhì)量濃度見表1。

表1 系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素濃度 mg／L

2 結(jié)果與討論

2.1 元素分析譜線及干擾校正

光譜分析的元素譜線繁多，光譜干擾不可避免，因此對各元素譜線進行掃描，選擇靈敏度高、光譜干擾小或易被扣除的譜線作為最佳分析線。試驗結(jié)果表明，Mn 293.930 nm 靈敏度高、無干擾；P 178.280 nm 靈敏度高、干擾小，其余高靈敏度譜線有 Al和 Cu 的干擾；Si 251.611 nm 靈敏度合適、干擾小；Ni 221.647 nm 靈敏度合適，但 Si，V 有干擾，231.604 nm 靈敏度合適，無干擾。最后選定譜線為Mn 293.930 nm，P 178.280 nm，Si 251.611 nm，Ni 231.604 nm。

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入與試樣基體相匹配的高純鐵，這樣可以有效地消除基體效應(yīng)。常規(guī)鎳鐵中，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為 80%，因此在標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入高純鐵 0.1600 g。

2.2 溶樣條件

分別釆用硝酸溶液、鹽酸 + 硝酸混合液、硝酸 +氫氟酸+高氯酸混合液、硫酸 +硝酸混合液 4種不同方法溶解試樣，試驗結(jié)果表明，前兩種溶樣方法試樣溶解不完全，測定結(jié)果偏低。當(dāng)鎳鐵中錳、磷、鎳釆用硝酸溶液（1+4）30 mL，滴加 2 滴氫氟酸并用 5 mL 高氯酸冒煙的溶樣體系時，樣品溶解完全；鎳鐵中硅釆用硫酸溶液（5+95）30 mL，待劇烈反應(yīng)停止后加入硝酸溶液 5 mL 的溶樣體系，此時樣品溶解完全。

2.3 線性方程、線性相關(guān)系數(shù)及檢出限

按實驗方法測定 1.4 配制的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，以光譜強度為縱坐標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)進行線性回歸。按實驗方法對試劑空白連續(xù)測定11 次，以測定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差 3 倍計算檢出限。各元素的線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限見表1。

表1 線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

2.4 精密度試驗

按實驗方法對試樣連續(xù)測定 11 次，計算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表2。由表2 可知，P 元素相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于 4%，Si，Mn，Ni相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于 1%，說明方法的精密度高，能很好地滿足實際分析測試的需要。

表2 精密度試驗結(jié)果 %

2.5 回收試驗

為了驗證方法的準(zhǔn)確性，對試樣進行加標(biāo)回收試驗，結(jié)果見表3。由表3 可知，加標(biāo)回收率為96%～105%，說明本方法具有較高的準(zhǔn)確度。

表3 回收試驗結(jié)果 %

3 結(jié)語

建立了電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定鎳鐵中 Si，Mn，P，Ni元素的方法。該方法簡便、快速、準(zhǔn)確，解決了新材料目前無方法檢測的問題，可滿足企業(yè)實際需要。

［1］ 冶金信息標(biāo)準(zhǔn)研究院 . ISO／TC 102TC 鐵礦石國際標(biāo)準(zhǔn)匯編［M］.北京：北京地質(zhì)出版社，2001: 164.

［2］ JISM 8207-1995 鐵礦石 鈉含量測定方法［S］.

［3］ JISM 8230-1994 鐵礦石中鉍含量的測定方法［S］.

［4］ 劉飛鳴，高福家 . X 射線熒光光譜法測定不銹鋼中 17 種元素［J］.光譜學(xué)與光譜分析，1996，16(6): 107-112.

［5］ GB 10725-1989 電感耦合高頻等離子體原子發(fā)射光譜法通則［S］.

［6］ 辛仁軒 .等離子體發(fā)射光譜分析［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008: 8.

［7］ 王桂群 ,許祥紅 ,劉洪清 . ICP-AES 法測定錳礦和燒結(jié)錳中錳鐵鈣鎂鋁鈦磷［J］.理化檢測：化學(xué)分冊，2005，41(11): 849-850.

［8］ 趙雪蓉，仇薪越，趙彤彤，等 .電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鉻礦石中硅、鋁、鎂、鐵［J］. 理化檢測：化學(xué)分冊，2012，48(4): 427-429.

［9］ GB／T 20125-2006 低合金鋼多元素含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法［S］.

Deternimation of Si, Mn, P, Ni in Ferronickel by ICP-AES

Li Jianmei， Wang Huiqing ， Hao Jing
(Measurement Testing Center, In Inner Mongolia, the First Group Machinery Co. Ltd., Baotou 014032, China )

A method for determination of silicon, manganese, phosphorus, nickel content in new materials ferronickel by ICP-AES was established. The interference from matrix and co-existing elements was studied. The matrix effect was corrected by matrix matching. The analysis lines were Mn 293.930 nm, P 178.280 nm, Ni 231.604 nm, Si 251.611 nm. The detection limits of Si, Mn, P, Ni were 0.06, 0.04, 0.08, 0.04 mg／L, respectively. The relative standard deviation of determination results was below 5%, and the recovery was 95%-105%. This method is easy to operate with accurate results, and it is suitable for determination of Si, Mn, P, Ni contents in ferronickel.

ICP-AES; ferronickel; rapid analysis; Si; Mn; P; Ni

O657.3

A

1008-6145(2014)05-0088-03

聯(lián)系人：李建梅；E-mail: whq20061983@163.com

2014-08-15

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.05.029