螢石又稱氟石，是我國(guó)大宗礦產(chǎn)品，在鋼鐵工業(yè)中主要用于轉(zhuǎn)爐或電爐煉鋼的造渣。它是制造氫氟酸和其它各種氟化物的基本原料，也是玻璃制造工業(yè)上制造隔音和光學(xué)玻璃及制造焊藥的原料之一。螢石的主要成分為氟化鈣，其含量約85%，其余是碳酸鹽、硫酸鹽等。近年來(lái)，用戶對(duì)螢石質(zhì)量提出進(jìn)一步要求，需檢測(cè)金屬氧化物。我國(guó)螢石中金屬氧化物組成主要是A12O3和Fe2O3，其它金屬氧化物含量極低，可忽略不計(jì)，因此可測(cè)定螢石中Al2O3和Fe2O3來(lái)計(jì)算金屬氧化物含量。傳統(tǒng)方法測(cè)螢石中A12O3和Fe2O3是將用氫氟酸揮散二氧化硅后的殘?jiān)?，用混合溶劑熔融，在制備的溶液中加氨水提出鐵鋁沉淀。然后將沉淀溶于鹽酸中，當(dāng)pH值1～3時(shí)，以磺基水楊酸為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定鐵，然后調(diào)節(jié)至pH4.5，加過(guò)量EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，以PAN為指示劑，用硫酸銅標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴過(guò)量的EDTA，測(cè)定鋁，這種方法操用過(guò)程復(fù)雜、冗長(zhǎng)、效率較低。本文采用笑氣一乙炔焰原子吸收光譜法測(cè)定螢石中的氧化鋁。經(jīng)實(shí)踐表明：方法準(zhǔn)確可靠、操作簡(jiǎn)便、易于執(zhí)行。
一、試驗(yàn)
（一）儀器與試劑
PU9000原子吸收分光度計(jì)
鈣溶液：稱取8.000g基準(zhǔn)級(jí)碳酸鈣、溶于20mL鹽酸（1＋1)中，并用水稀釋定容到100mL，混勻。
鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液：（1.000g/L），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。用時(shí)將溶液稀釋成1mL含100ug鋁的工作標(biāo)準(zhǔn)。
（二）儀器測(cè)定條件
分析線Al 309.3nm；燈電流8.0mA；帶寬0.5nm；觀察高度7mm；空氣壓力0.21MPa；笑氣壓力0.28 MPa；乙炔流量4.1 L/min。
（三）實(shí)驗(yàn)方法
稱取0.5 g試樣，準(zhǔn)確至0.0001g，將試樣置于鉑皿中，加入5mL氫氟酸，取下冷卻置于電熱板上低溫加熱，緩緩蒸發(fā)至近干，取下冷卻。加入2ml，高氯酸，加熱冒濃白煙至近干，取下冷卻。加入0.3g硼酸，6mL鹽酸(1＋1)及少量水，加熱使樣品溶解。取下，冷卻。將溶液移入50ml,容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。將原子吸收分光光度儀波長(zhǎng)設(shè)置在分析線A1309.3nm處。先點(diǎn)燃空氣一乙炔火焰，然后按“select N20”鍵，儀器自動(dòng)切換到笑氣－乙炔火焰，調(diào)節(jié)氣體流量，至形成紅色的含有部分空氣的笑氣一乙炔富燃火焰。測(cè)量鋁吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的鋁濃度。
（四）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
移取0.00，2.50，5.00，7.50，10.00，12. 50mL鋁工作標(biāo)準(zhǔn)，分別置于一組50ml,容量瓶中，加入6mL鹽酸（1＋1）、8ml鈣溶液，0.3g硼酸，溶解后用水稀釋至刻度，混勻。按以上步驟測(cè)量吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，鋁濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示。
圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線
（五）分析結(jié)果
分析結(jié)果的計(jì)算，按下式計(jì)算氧化鋁的質(zhì)量百分含量：
A12O3％＝［（C1一C2）×V×10－6］÷m×1.889×100
式中：C1為校準(zhǔn)曲線上查得的試樣溶液中鋁的濃度，ug/mL；C2為校準(zhǔn)曲線上查得的試樣空白溶液中鋁的濃度ug/mL；V為測(cè)試溶液的體積，mL；m為試樣量，g;1.889為鋁換算為氧化鋁的系數(shù)。
二、結(jié)果與討論
（一）干擾試驗(yàn)
試驗(yàn)樣品溶液的酸度、硼酸濃度及基體鈣對(duì)測(cè)定的影響，結(jié)果見(jiàn)表1、表2、表3。由試驗(yàn)可知，8%以下的鹽酸對(duì)測(cè)定沒(méi)影響，但未加鹽酸的溶液略顯濕濁。硼酸對(duì)鋁測(cè)定有增感效應(yīng)。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中不加鈣作基體匹配時(shí)，鋁的吸光度偏低，而當(dāng)溶液中加人2mL至10mL鈣溶液時(shí)（8mL碳酸鈣中鈣的含量相當(dāng)于0.5g氟石樣品中鈣的含量），鋁的吸光度保持穩(wěn)定。因此，本方法選擇6%的鹽酸酸度，在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液系列時(shí)加入與試樣相匹配的硼酸和基體鈣。對(duì)于共存微量雜質(zhì)元素，Si在前處理過(guò)程中已經(jīng)去除，試樣中可能含有的其它元素，如35ug/mL以下Fe；50 ug/mL以下Pb,Zn、Cu、Cd、Mn；30ug/mL以下K、Na；40ug/mL以下Mg等對(duì)測(cè)定鋁均沒(méi)有影響。
表1 鹽酸酸度對(duì)測(cè)定鋁的影響
|
鹽酸/% |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
|
吸光度/A |
0.110 |
0.109 |
0.110 |
0.110 |
0.109 |
表2 硼酸對(duì)測(cè)定鋁的影響
|
硼酸/g |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
|
吸光度/A |
0.128 |
0.132 |
0.132 |
0.136 |
0.137 |
0.135 |
表3 基體鈣對(duì)測(cè)定鋁的影響
|
碳酸鈣/mL |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
|
吸光度/A |
0.128 |
0.132 |
0.132 |
0.136 |
0.137 |
0.135 |
（二）溶樣試驗(yàn)
選擇二氧化硅含量分別為3.5%、0.7％的兩個(gè)樣品，采用氫氟酸處理和不經(jīng)氫氟酸處理兩種溶樣方法測(cè)定鋁含量，測(cè)定結(jié)果列于表4，由表可知，含二氧化硅3.5%的樣品，未經(jīng)氫氟處理所測(cè)得的氧化鋁的結(jié)果偏低。這表明不用氫氟酸處理可能溶樣不完全。
表4 不同溶樣方法所測(cè)得的氧化鋁的影響
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樣品編號(hào) |
經(jīng)HF處理 |
未經(jīng)HF處理 |
||
|
1#（含SiO23.5%） |
0.183 |
0.177 |
0.130 |
0.134 |
|
2#（含SiO20.7% |
0.085 |
0.087 |
0.085 |
0.086 |
（三）精度
對(duì)兩個(gè)螢石樣品進(jìn)行11次分析測(cè)試，精密度試驗(yàn)的結(jié)果列于表5。
表5 精密度試驗(yàn)
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樣品編號(hào) |
1# |
2# |
|
11次氧化鋁含量測(cè)定結(jié)果/% |
0.181 |
0.086 |
|
0.169 |
0.088 |
|
|
0.173 |
0.083 |
|
|
0.177 |
0.087 |
|
|
0.172 |
0.086 |
|
|
0.183 |
0.089 |
|
|
0.173 |
0.085 |
|
|
0.185 |
0.084 |
|
|
0.168 |
0.086 |
|
|
0.184 |
0.090 |
|
|
0.168 |
0.083 |
|
|
平均值/% |
0.176 |
0.086 |
|
相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差/% |
3.6 |
2.2 |
（四）回收率
選取兩個(gè)試樣，每個(gè)試樣分別加入三個(gè)不同量的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液作回收試驗(yàn)，回收結(jié)果列于表6。
表6 方法的回收率試驗(yàn)
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樣品編號(hào) |
試樣含量/ug·mL－1 |
標(biāo)準(zhǔn)加入量/ ug·mL－1 |
測(cè)得值/ ug·mL－1 |
回收率/% |
|
|
9.18 |
5.00 |
14.0 |
96 |
|
1# |
9.18 |
10.0 |
19.7 |
105 |
|
|
9.18 |
15.0 |
24.7 |
103 |
|
|
4.49 |
5.00 |
9.76 |
105 |
|
2# |
4.49 |
10.0 |
14.4 |
99 |
|
|
4.49 |
15.0 |
20.0 |
103 |
三、結(jié)論
用笑氣一乙炔火焰測(cè)定螢石中氧化鋁，準(zhǔn)確度、精密度均達(dá)到檢驗(yàn)要求。與傳統(tǒng)測(cè)定方法相比，具有操作簡(jiǎn)便、速度快、準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)。硼酸和基體鈣對(duì)測(cè)定氧化鋁有影響，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線的鋁的標(biāo)準(zhǔn)溶液中需加入與試樣相匹配的硼酸和基體鈣?？赡艽嬖诘钠渌泊嫖⒘吭夭桓蓴_測(cè)定。本法為螢石中氧化鋁的檢驗(yàn)提供了一個(gè)準(zhǔn)確而簡(jiǎn)便易行的測(cè)量方法。
