專利名稱：一種同時(shí)測(cè)定鐵礦石中有害元素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同時(shí)測(cè)定鐵礦石中有害元素的方法，屬于分析化學(xué)中的定量分析領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈉、鉀、鉛、鋅都是高爐冶煉中有害的元素，這種有害作用主要表現(xiàn)在它們的氧化物在高爐內(nèi)被還原成相應(yīng)的元素后，由于沸點(diǎn)較低，在高爐高溫區(qū)將變成蒸汽揮發(fā)，而隨煤氣上升，少部分隨煤氣逸出爐外，其余在高爐上部溫度較低的區(qū)域冷凝，并被氧化為相應(yīng)的氧化物Na20、K20、in30、ai0，有一部分氧化物又隨爐料或渣鐵下降再被還原為元素再次揮發(fā)， 如此循環(huán)，結(jié)果它們的含量在爐內(nèi)不斷的富集。這種富集作用發(fā)生在爐墻，就會(huì)使高爐結(jié)瘤，如果大量發(fā)生在爐料空隙中，會(huì)嚴(yán)重降低料柱透氣性，造成高爐難行或懸料，如果這些元素的蒸汽沉積在磚縫中，并氧化為相應(yīng)的氧化物，則會(huì)發(fā)生體積膨脹，破壞磚襯和爐殼。 此外，鉛化合物還原成金屬后，由于密度大于鐵水，將會(huì)沉于爐缸鐵水層下面，滲到爐底磚縫中，破壞爐底砌磚，因此，鐵礦石中這些元素的含量應(yīng)愈少愈好。鐵礦石檢測(cè)一般依據(jù)貿(mào)易合同要求進(jìn)行，通常檢測(cè)鐵、硅、鋁、磷、硫、鈣、鎂等元素的含量，作為評(píng)價(jià)鐵礦石品質(zhì)狀況、貿(mào)易結(jié)算和生產(chǎn)配料的依據(jù)，但是隨著人們對(duì)高爐運(yùn)行機(jī)制的深入研究和提高高爐壽命增產(chǎn)增效的迫切要求，一些有害元素也已成為各大鋼鐵企業(yè)的必測(cè)項(xiàng)目。對(duì)于鐵礦石中鈉、鉀、鉛、鋅的測(cè)定常用的分析方法有火焰原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等。如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法《ISO 13312-2006鐵礦石-鉀的測(cè)定-火焰原子吸收光譜法》、((ISO 13313-2006鐵礦石-鈉的測(cè)定-火焰原子吸收光譜法》、《ISO 13310-1997鐵礦石-鋅含量測(cè)定-火焰原子吸收光譜測(cè)定法》、 ((ISO 13311-1997鐵礦石-鉛含量測(cè)定-火焰原子吸收光譜測(cè)定法》，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法《GB 6730. 49-1986鐵礦石化學(xué)分析方法原子吸收分光光度法測(cè)定鈉和鉀量》，其它一些標(biāo)準(zhǔn)方法如《F-CL-HS-TKSH-Al-Cr-Cu-Zn-Ni-001鐵礦-鋁鉻銅鋅鎳含量的測(cè)定-火焰原子吸收光譜法》，((F-CL-HS-TKSH-Zn-OOl鐵礦-鋅含量的測(cè)定-火焰原子吸收光譜法》，((SN/ T 2262-2009鐵礦石中鋁、砷、鈣、銅、鎂、錳、磷、鉛、鋅含量的測(cè)定-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》，相關(guān)文獻(xiàn)如余清《火焰原子吸收光譜法快速測(cè)定鐵礦石中鉛鋅銅》(巖礦測(cè)試，Vol.28, No. 6)，鮑惠君、付冉冉、張愛(ài)珍《FAAS連續(xù)測(cè)定進(jìn)口鐵礦中的鉀鈉銅鋅鉛》(金屬礦山，2008年第5期)，梁麗虹《ICP-AES法測(cè)定鐵礦石中微量氧化鉀、氧化鈉》(冶金叢刊，Vol. 150，No. 2)，劉信文等《電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定高爐爐料中氧化鉀、氧化鈉、氧化鋅》(冶金分析，Vol. 29，No. 9)，胡述戈《微波消解-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鐵礦石中八種成分》(冶金分析，Vol.26, No. 6)等。在現(xiàn)有的分析方法中，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定鈉、鉀、鉛、鋅四種元素，需4次稱樣、四次溶樣；火焰原子吸收光譜法建立一次校準(zhǔn)曲線只能測(cè)定一個(gè)元素，操作較為繁瑣，且受到檢測(cè)限的限制，原子吸收光譜法不能準(zhǔn)確測(cè)定低含量的試樣，如國(guó)標(biāo)《GB 6730. 49-1986鐵礦石化學(xué)分析方法原子吸收分光光度法測(cè)定鈉和鉀量》中規(guī)定測(cè)定范圍為0. 005% -1. 50%,((F-CL-HS-TKSH-Al-Cr-Cu-Zn-Ni-OOl鐵礦-鋁鉻銅鋅鎳含量的測(cè)定-火焰原子吸收光譜法》和《F-CL-HS-TKSH-ai-001鐵礦-鋅含量的測(cè)定-火焰原子吸收光譜法》規(guī)定只適用于含量范圍為0.01% -1.00%鋅的測(cè)定；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法受到靈敏度限制，測(cè)定痕量鉛、鋅時(shí)穩(wěn)定性差，不能滿足痕量元素測(cè)定要求，且電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀大多使用石英霧化器，容易受到殘余氫氟酸的腐蝕。目前，沒(méi)有查詢到有關(guān)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀同時(shí)測(cè)定鐵礦石中鈉、鉀、鉛、鋅四種有害元素的文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有方法測(cè)定過(guò)程中存在的操作處理步驟繁瑣、靈敏度低、穩(wěn)定性、重現(xiàn)性差的技術(shù)缺陷，提供一種同時(shí)測(cè)定鐵礦石中有害元素的方法，該方法具有測(cè)定速度快、靈敏度高、結(jié)果準(zhǔn)確，而且有利于環(huán)境保護(hù)和人體健康的特點(diǎn)。本發(fā)明的方法是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種同時(shí)測(cè)定鐵礦石中有害元素的方法，微波消解處理樣品，然后在優(yōu)化的儀器工作條件下，以標(biāo)準(zhǔn)加入法繪制校準(zhǔn)曲線校正基體效應(yīng)，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行鐵礦石中有害元素鈉、鉀、鉛、鋅的同時(shí)測(cè)定。1、微波消解處理樣品稱取鐵礦石樣品，置于酸煮洗凈的微波消解罐內(nèi)，依次加入鹽酸、硝酸和氫氟酸，蓋好蓋子，插入保護(hù)套中并放上防爆片，擰緊整個(gè)消解罐，另取一個(gè)酸煮洗凈的消解罐，依次加入鹽酸、硝酸和氫氟酸制成空白樣品，然后將裝有樣品和空白樣品的消解罐都放入微波消解儀中。啟動(dòng)微波消解儀，打開(kāi)程序控制系統(tǒng)，設(shè)定功率、升溫程序、恒溫時(shí)間和冷卻時(shí)間， 消解程序結(jié)束后，待溫度降至室溫時(shí)取出消解罐，將試液轉(zhuǎn)移至IOOmL塑料容量瓶中，定容。2、儀器工作參數(shù)的確定=ICP-MS分析過(guò)程中，RF功率，載氣流量、離子透鏡電壓等直接影響著儀器測(cè)定的靈敏度和精密度，每次測(cè)定之前都要用調(diào)諧溶液對(duì)儀器的工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)以靈敏度、信噪比、氧化物產(chǎn)率、雙電荷產(chǎn)率等為考察指標(biāo)。3、繪制校準(zhǔn)曲線按照鐵礦石中每種元素的濃度配制一套濃度由低到高的標(biāo)準(zhǔn)溶液，標(biāo)準(zhǔn)溶液基體與鐵礦石基體一致，將標(biāo)準(zhǔn)溶液引入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，測(cè)定待測(cè)元素測(cè)量同位素的信號(hào)強(qiáng)度，并繪制校準(zhǔn)曲線。4、檢測(cè)試液將樣品和空白樣品試液引入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，測(cè)定其中待測(cè)同位素的信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)校準(zhǔn)曲線確定各種元素的含量。試樣中鈉、鉀、鉛、鋅的含量按下式計(jì)算C = (Ci-C0) *V/m式中C_鐵礦石中元素的含量，μ g/g ；Ci-元素在試液中含量，μ g/mL ；C0-元素在空白溶液中的含量，μ g/mL ；V-試液的體積，mL ；m-稱取鐵礦石樣品的含量，g。本發(fā)明具有以下有益效果1、目前還沒(méi)有利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀同時(shí)測(cè)定鐵礦石中四種有害元素的方法，本發(fā)明為鐵礦石原料的分析檢測(cè)提供一種新的測(cè)試方法；2、本發(fā)明樣品處理時(shí)間短，大大縮短了工作時(shí)間，提高了工作效率；3、本發(fā)明僅使用約 IOmL的酸液，大大減少了溶劑用量，有利于環(huán)境保護(hù)和人體健康；4、本發(fā)明有效降低了試劑空白值，使測(cè)定結(jié)果更加準(zhǔn)確；5、本發(fā)明方法靈敏度高、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高。


圖1是繪制的Na元素校準(zhǔn)曲線；圖2是繪制的K元素校準(zhǔn)曲線；圖3是繪制的1 元素校準(zhǔn)曲線；圖4是繪制的Si元素校準(zhǔn)曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明涉及的技術(shù)方案進(jìn)一步描述，但不作為對(duì)發(fā)明內(nèi)容的限制。實(shí)施例1 鐵礦石國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品GSBH 30002-97中Na、K、Pb、Zn元素含量的測(cè)定1、微波消解處理樣品準(zhǔn)確稱取鐵礦石試樣0. lOOOg，置于酸煮洗凈的微波消解罐中，依次加入二次亞沸蒸餾后的鹽酸(1 l)10mL、硝酸3mL，氫氟酸lmL，裝配好消解罐， 同時(shí)制備空白樣品，將微波消解罐置于微波消解儀中；開(kāi)啟微波消解儀，將程序設(shè)定為功率1000W，溫度200°C，升溫程序?yàn)?3min升溫至150°C，恒溫3min，然后5min升溫至200°C， 恒溫IOmin后開(kāi)始降溫。待消解完畢，溫度降至室溫時(shí)取出消解罐，將試液轉(zhuǎn)移至IOOmL塑料容量瓶中，定容。2、儀器工作參數(shù)的確定=ICP-MS分析過(guò)程中，RF功率，載氣流量、離子透鏡電壓等直接影響著儀器測(cè)定的靈敏度和精密度，每次測(cè)定之前都要用調(diào)諧溶液對(duì)儀器的工作參數(shù)優(yōu)化。參數(shù)優(yōu)化以靈敏度、信噪比、氧化物產(chǎn)率、雙電荷產(chǎn)率等為考察指標(biāo)，使 M(220) ( 2cps，In(115)彡 250,000cps/10 μ g/L,CeO/Ce < 3. 0%,Ba++/Ba+ < 3. 0%，確定工作參數(shù)如表1所示表1儀器工作參數(shù)Table 1 Working parameters of instrumentation
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)測(cè)定鐵礦石中有害元素的方法，其特征在于，微波消解處理樣品，然后在優(yōu)化的儀器工作條件下，以標(biāo)準(zhǔn)加入法繪制校準(zhǔn)曲線校正基體效應(yīng)，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行鐵礦石中有害元素鈉、鉀、鉛、鋅的同時(shí)測(cè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)測(cè)定鐵礦石中有害元素的方法，其特征在于，1)微波消解處理樣品準(zhǔn)確稱取鐵礦石試樣，置于酸煮洗凈的微波消解罐中，依次加入二次亞沸蒸餾獲得的鹽酸、硝酸和氫氟酸溶解樣品，蓋好蓋子，插入保護(hù)套中并放上防爆片，擰緊整個(gè)消解罐，另取一個(gè)酸煮洗凈的消解罐，依次加入二次亞沸蒸餾獲得的鹽酸、硝酸和氫氟酸制成空白樣品，然后將裝有樣品和空白樣品的消解罐都放入微波消解儀中，消解程序結(jié)束后，待溫度降至室溫時(shí)取出消解罐，將試液轉(zhuǎn)移至IOOmL塑料容量瓶中，定容；2)儀器工作參數(shù)的確定=ICP-MS分析過(guò)程中，RF功率、載氣流量、離子透鏡電壓等直接影響著儀器測(cè)定的靈敏度和精密度，每次測(cè)定之前都要用調(diào)諧溶液對(duì)儀器的工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)以靈敏度、信噪比、氧化物產(chǎn)率、雙電荷產(chǎn)率等為考察指標(biāo)；3)繪制校準(zhǔn)曲線按照鐵礦石中每種元素的濃度配制一套濃度由低到高的標(biāo)準(zhǔn)溶液， 標(biāo)準(zhǔn)溶液基體與鐵礦石基體一致，將標(biāo)準(zhǔn)溶液引入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，測(cè)定待測(cè)元素測(cè)量同位素的信號(hào)強(qiáng)度，并繪制校準(zhǔn)曲線；4)檢測(cè)試液將樣品和空白樣品試液引入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，測(cè)定其中待測(cè)同位素的信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)校準(zhǔn)曲線確定各種元素的含量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種同時(shí)測(cè)定鐵礦石中有害元素的方法，其特征在于步驟1) 中依次加入二次亞沸蒸餾后的鹽酸(1 l)10mL、硝酸3mL，氫氟酸lmL。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種同時(shí)測(cè)定鐵礦石中有害元素的方法，其特征在于步驟1) 中微波消解儀消解程序?yàn)楣β?000W，溫度200°C，升溫程序?yàn)?min升溫至150°C，恒溫 3min，然后5min升溫至200°C，恒溫IOmin后開(kāi)始降溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種同時(shí)測(cè)定鐵礦石中有害元素的方法，其特征在于步驟2) 中電感耦合等離子體質(zhì)譜儀工作條件如下
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種同時(shí)測(cè)定鐵礦石中有害元素的方法，其特征在于步驟3)中校準(zhǔn)曲線的繪制步驟為在四份相同的鐵礦石樣品溶液中分別加入0. 0,0. 5，1. 0， 1. 5mL10.0yg/mL的Na、K、Pb、&i混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后定容，搖勻，此時(shí)溶液中各元素的加入濃度分別為 0,50. 0,100. 0，150. 0 μ g/L。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種同時(shí)測(cè)定鐵礦石中有害元素的方法，微波消解處理樣品，然后在優(yōu)化的儀器工作條件下，以標(biāo)準(zhǔn)加入法繪制校準(zhǔn)曲線校正基體效應(yīng)，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行鐵礦石中有害元素鈉、鉀、鉛、鋅的同時(shí)測(cè)定。本發(fā)明解決了以往測(cè)定過(guò)程中存在的操作處理步驟繁瑣、靈敏度低、穩(wěn)定性、重現(xiàn)性差等問(wèn)題，具有測(cè)定速度快、靈敏度高、結(jié)果準(zhǔn)確，有利于環(huán)境保護(hù)和人體健康的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N1/44GK102565176SQ20101059711
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者于媛君, 亢德華 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司