一种硅石中钾、钠含量的测定方法与流程

1.本发明涉及冶金分析技术领域，尤其涉及一种硅石中钾、钠含量的测定方法。


背景技术：

2.经查阅标准文献资料，硅石中钾、钠的测定方法常采用原子吸收分光光度法。矿石常用的试样分解方法有酸溶法、碱熔法和微波消解法。碱熔法会引入钾、钠离子，不适用于钾、钠含量的测定。微波消解法虽然分解效果好，但微波消解仪的价格比较昂贵，操作起来必须十分注意安全。本发明方法是采用电感耦合等离子体发射光谱法，用氢氟酸、盐酸、硝酸分解试样，高氯酸冒烟除硅，硝酸提取，既能保证完全分解试样又不会直接引入钾、钠离子，以水定容后直接上机可以准确、同时测定钾、钠两元素含量。我们知道，检测钠元素最需要注意的问题是污染，本发明方法针对这个问题制定了具体的可操作性强的措施，保证测定钠含量的准确性。。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种硅石中钾、钠含量的测定方法，本发明方法的曲线线性范围相较原子分光光度法比较宽，原子吸收法测定高含量时，就得稀释溶液一定倍数后才可准确测定，而且每次只能测一个元素，或者采用钾、钠次灵敏线测定，但检出限会相应提高，因此本发明方法具有检测速度较快、检测效率较高，而且分析精密度好、正确度高等优点，具有很好的推广应用价值。结合硅石中钾、钠的实际含量，本发明方法的测定范围(质量分数)为：na2o0.010％～5.00％；k2o0.010％～5.00％。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.一种硅石中钾、钠含量的测定方法，包括如下步骤：
6.称取硅石试料置于聚四氟乙烯烧杯中，加少量水使试料散开，然后加氢氟酸、盐酸和硝酸，低温加热使试料分解，加高氯酸，继续加热冒高氯酸白烟至剩余少量体积，取下稍冷，加硝酸，加热溶解盐类，冷至室温后，转入容量瓶中，用水稀释到刻度，混匀；采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定。
7.随同试料进行不少于两份的空白试验和含量相近的硅石标准物质，所用试剂应取自同一试剂瓶，加入同等的量；
8.按下面公式计算氧化钾、氧化钠的质量百分数：
9.w(％)＝wi
‑
w010.式中：w
i
为被测元素在待测试料溶液中的质量百分数；w0为被测元素在待测空白溶液中的平均质量百分数。
11.进一步的，电所述感耦合等离子体发射光谱仪为optima5300dv电感耦合等离子体光谱仪。
12.进一步的，仪器工作参数如下表所示：
13.参数高频频功率等离子气流量辅助气流量载气流量溶液提升量
数值40.68mhz1300w15l/min0.2l/min0.8l/min1.5ml/min参数冲洗时间预燃时间积分时间读数延时观测高度观测方式数值8s45s2～10s自动30s15mm轴向。
14.进一步的，两个空白溶液的值相近时，取其平均值；若两个空白溶液的值相差大，应以低的进行空白值进行计算。
15.进一步的，根据试样中实际含氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化锰、氧化钛、氧化铁这些共存元素的最大量，配制试液于100ml容量瓶中，分别以氧化钾、氧化钠校准溶液为仪器测定的工作曲线测定共存元素的干扰。
16.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
17.1)本发明方法较原子吸收分光光度法：具有线性范围较宽，分解试料定容后可直接上机同时测定钾、钠含量，分析速度较快，工作效率高。
18.2)配制的校准溶液工作曲线，与空白溶液、标准物质溶液、试料溶液的加入试剂量相同，能消除干扰和控制钠元素的污染，使测量结果比较准确。
19.3)本发明方法具有被测元素的干扰比较少，分析精密度好、正确度高等的特点。
具体实施方式
20.1方法提要
21.试样加氢氟酸、盐酸、硝酸在聚四氟乙烯烧杯中分解，高氯酸冒烟除硅，硝酸溶解盐类，采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定。
22.2试剂与标准溶液
23.除非另有说明，在分析中仅使用优级纯的试剂和二级纯水。
24.2.1盐酸，ρ约1.19g/ml。
25.2.2硝酸，ρ1.42g/ml。
26.2.3硝酸，2 3。
27.2.4高氯酸，ρ1.67。
28.2.5氢氟酸，ρ1.15。
29.2.6氧化钾、氧化钠标准溶液，1000μg/ml。
30.精确称取1.5830g的氯化钾(g.r)、1.8860g的氯化钠(g.r)(均于105℃烘干冷却至室温)，以水溶解，转入1000ml塑料容量瓶中，稀释到刻度，摇匀。
31.2.6.1氧化钾、氧化钠标准溶液，100μg/ml。
32.移取10.00ml氧化钾、氧化钠标准溶液(2.6)，于100ml塑料容量瓶中，以水稀释到刻度，摇匀。
33.2.6.2氧化钾、氧化钠标准溶液，10μg/ml。
34.移取10.00ml氧化钾、氧化钠标准溶液(2.6.1)，于100ml塑料容量瓶中，以水稀释到刻度，摇匀。
35.2.7高纯铁，光谱纯。
36.2.8钙标准溶液，1000μg/ml(介质5％hcl)，国家标准溶液。
37.2.9镁标准溶液，1000μg/ml(介质5％hcl)，国家标准溶液。
38.2.10锰标准溶液，1000μg/ml(介质10％hno3)，国家标准溶液。
39.2.11钛标准溶液，1000μg/ml(介质10％hno3 2％hf)，国家标准溶液。
40.2.12铝标准溶液，1000μg/ml(介质10％hcl)，国家标准溶液。
41.2.13铁标准溶液，1mg/ml。
42.称取0.1g高纯铁(2.7)(精确到0.1mg)于250ml烧杯中，加入20ml纯水，然后加入10ml盐酸(2.1)和5ml硝酸(2.2)。低温加热溶解，待完全溶解后，冷却，转移至100ml容量瓶中，用纯水稀释至刻度，混匀。
43.3主要仪器及测试条件
44.3.1美国pe公司生产，optima5300dv电感耦合等离子体光谱仪。
45.3.2仪器工作参数：见表1。
46.表1仪器工作参数
47.参数高频频功率等离子气流量辅助气流量载气流量溶液提升量数值40.68mhz1300w15l/min0.2l/min0.8l/min1.5ml/min参数冲洗时间预燃时间积分时间读数延时观测高度观测方式数值8s45s2～10s自动30s15mm轴向
48.4分析步骤
49.4.1试料分解
50.称取0.1g(精确至0.1mg)硅石试料置于250ml聚四氟乙烯烧杯中，加少量水使试料散开，加10ml氢氟酸(2.5)，10ml盐酸(2.1)，加1ml硝酸(2.2)，低温加热使试料分解，加5ml高氯酸(2.4)，继续加热冒高氯酸白烟至剩余体积1ml以下，取下稍冷，加5ml硝酸(2.3)，加热溶解盐类，冷至室温后，转入100ml塑料容量瓶中，用水稀释到刻度，混匀。
51.4.2空白试验和验证试验
52.随同试料进行不少于两份的空白试验和含量相近的硅石标准物质。所用试剂应取自同一试剂瓶，加入同等的量。
53.4.3测定
54.4.3.1校准溶液
55.为了符合试样与校准溶液之间相类似的要求，每个校准溶液遵循4.1中推荐的步骤，在最终稀释到100ml塑料容量瓶刻度以前，必须加入所需的标准溶液、溶剂。按表2给出的标准溶液加入量进行配制。
56.表2
57.[0058][0059]
4.3.2参照工作参数表1调整仪器条件后，选k766.5、na589.0nm作为分析线，由低到高绘制两个元素校准曲线，并在相同条件下对空白溶液、标准物质溶液(4.2)和试料溶液(4.1)进行测量，由测量程序记录或打印出读数和浓度。
[0060]
5结果计算
[0061]
按下面公式计算氧化钾、氧化钠的质量百分数：
[0062]
w(％)＝wi
‑
w0[0063]
式中：w
i
为被测元素在待测试料溶液中的质量百分数；w0为被测元素在待测空白溶液中的平均质量百分数。
[0064]
注：[1]操作过程中，严防沾污试剂、器皿，操作者的手及夹具操作前应用纯水洗净，以防由于沾污，而影响结果的准确性。
[0065]
[2]每个试料所加试剂量必须和空白加入量相同，不能因试料难溶而随意补加酸。
[0066]
[3]两个空白溶液的值相近时，取其平均值；若两个空白溶液的值相差大，应以低的进行空白值进行计算。
[0067]
6干扰实验
[0068]
硅石中的sio2在试料分解时已经以sif4气体形式除去，所以它的干扰可以不用考虑。根据试样中实际含氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化锰、氧化钛、氧化铁这些共存元素的最大量，配制试液于100ml容量瓶中，分别以氧化钾、氧化钠校准溶液为仪器测定的工作曲线测定共存元素的干扰。测定结果见表3。
[0069]
表3共存元素干扰实验
[0070][0071]
由表3可知，共存元素ca、mg、al、mn、ti、fe的最大量对k2o、na2o的测定没有明显的干扰。
[0072]
7正确度实验
[0073]
7.1按分析步骤4进行试料处理，对两个有证标准物质进行正确度实验，数据见表4。
[0074]
7.2按分析步骤4进行试料处理，对三个硅石试料采用本方法与原子分光光度法进行比对，数据见表5。
[0075]
由表4、表5可以得出，本方法的测定结果与有证标准物质给定的参考值之间差值较小，比较一致；采用本方法与原子分光光度法测定的三个硅石中氧化钾、氧化钠的相应数值均比较一致，因此本发明方法具有较高的正确度，能够准确测定试料中氧化钾、氧化钠的含量。
[0076]
表4正确度实验
[0077][0078]
表5两种方法比对实验
[0079][0080]
8精密度
[0081]
按分析步骤4进行试料分解处理后，分别以三个硅石试料进行精密度实验(n＝10)，测定结果见表6。
[0082]
表6硅石精密度实验
[0083]
[0084][0085]
由表6可以得出，三个试料中钾、钠两元素的相对标准偏差最高值为4.1％，均小于5％，说明本方法具有较高的精密度。
[0086]
9结论
[0087]
通过精密度实验三个试料中钾、钠元素的相对标准偏差均小于5％，说明本发明方法具有较高的精密度。本方法的测定结果与有证标准物质给定的参考值之间差值较小，比较一致；采用本方法与原子分光光度法测定的三个硅石中氧化钾、氧化钠的相应数值均比较一致，因此本发明方法具有较高的精密度、较好的正确度，能够准确测定试料中氧化钾、氧化钠的含量。
[0088]
10允许差
[0089]
硅石中氧化钾、氧化钠的允许差见表7。
[0090]
表7允许差
[0091][0092]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。