一种灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法

摘要

本发明公开了一种灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法，属于冶金材料测试分析技术领域。按200~250ml/g将3~5:1的盐酸与硝酸的混合酸加入0.1~0.2g铁矿石粉末使其溶解；按7~12ml/ml用量将氢氟酸加入，在200~250℃加热10~15min；按4~6ml/ml用量将高氯酸加入，在200~250℃下加热至溶液残留0.8~1.2ml；按10~15ml/ml用量加入稀盐酸，溶解后过滤，稀释至0.0008~0.0012g/ml得待测液。配制各元素不同浓度梯度的标准溶液，选择电感耦合等离子体发射光谱中各元素的分析谱线及工作条件；测定各元素分析谱线的发射光强绘制标准曲线；检测各元素对应的发射光强，根据标准曲线确定各元素含量。本方法灵敏可靠、快速稳定，能及时为冶炼生产过程提供分析数据，提高了生产效率和设备利用率，应用推广价值较高。

权利要求

1.一种灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法，其特征在于包括制样、标定及检测工序，具体包括：

A、制样：将待测铁矿石粉末0.1~0.2g置于塑料消解瓶中，按照200~250ml/g的用量加入体积比3~5:1的盐酸与硝酸的混合酸，得到溶解液a；按照7~12ml/ml的用量在溶解液a中加入氢氟酸，在200~250℃下加热10~15min，得到溶解液b；按照4~6ml/ml的用量在溶解液b中加入高氯酸，在200~250℃下加热至冒烟，溶解液残留0.8~1.2ml，冷却后得到溶解液c；按照10~15ml/ml的用量在溶解液c中加入体积比1:0.8~1.2的盐酸与水混合成的稀盐酸，溶解后过滤，用水稀释滤液至0.0008~0.0012g/ml，得到待测液d；

B、标定：根据铁矿石中各待测元素的浓度指标配制各待测元素不同浓度梯度的标准溶液，使标准溶液基体与铁矿石基体一致；根据铁矿石的基体组成选择电感耦合等离子体发射光谱中各待测元素的最佳分析谱线及工作条件；将各待测元素不同浓度梯度的标准溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定各待测元素分析谱线的发射光强度，绘制标准曲线；

C、检测：将待测液d引入电感耦合等离子体发射光谱仪，电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件为：功率1400~1450W，分析泵速30~35rpm，冲洗泵速60~63rpm，冲洗时间55~60s，冷却气流量13.00~14.00L/min，辅助气流量1.50~1.80L/min，雾化器流量

0.80~1.00L/min，观测高度0.00~1.00mm；按照各待测元素的最佳分析谱线及工作条件检测各待测元素对应的发射光强度，根据标准曲线确定各待测元素的含量；最佳分析谱线对于钙元素为315.887nm，对于镁元素为279.079nm，对于锰元素为257.611nm，对于磷元素为

177.495nm，对于铅元素为220.353nm，对于锌元素为206.200nm，对于砷元素为189.042nm、对于钒元素为309.311nm、对于钛元素为307.864nm、对于铜元素为327.396nm。

2.如权利要求1所述的灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法，其特征在于所述步骤A中混合酸为体积比4:1的盐酸与硝酸混合而成，混合酸的加入量为225ml/g。

3.如权利要求1所述的灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法，其特征在于所述步骤A的消解在微波发生器中进行。

4.如权利要求1所述的灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法，其特征在于所述步骤A中氢氟酸的加入量为9ml/ml，加入氢氟酸后，在225℃下加热12min。

5.如权利要求1所述的灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法，其特征在于所述步骤A中高氯酸的加入量为5ml/ml，加入高氯酸后，在225℃下加热至冒烟，溶解液残留1ml。

6.如权利要求1所述的灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法，其特征在于所述步骤A中稀盐酸为体积比1：1的盐酸与水混合而成，稀盐酸的加入量为12ml/g。

7.如权利要求1~6任一项所述的灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法，其特征在于所述步骤B中根据铁矿石中各待测元素的浓度指标配制各待测元素不同浓度梯度的标准溶液，指的是将钙、镁、锰、磷、铅、锌、砷、钒、钛和铜元素分别配成浓度1000µg/ml的溶液，然后分别逐级稀释至：钙：0、1、5、10、30、50µg/ml；镁：0、20、40、60、70、80µg/ml；

锰：0、40、30、20、10、1µg/ml；磷：0、20、5、1、0.5、0.1µg/ml；铅：0、0.1、0.5、1、2、5µg/ml；

锌：0、4、3、2、1、0.1µg/ml；砷：0、0.1、1、2、3、4µg/ml；钒：0、0.1、1、2、3、4µg/ml；钛：0、0.1、

1、10、50、90µg/ml；铜：0、0.1、1、2、4、5µg/ml，再将其分别混合成混合标准溶液。

8.如权利要求1~6任一项所述的灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法，其特征在于所述步骤A中铁矿石为自然类型的磁铁矿、赤铁矿、钒钛磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿或工厂中经过加工处理的铁精矿、粉矿和球团矿。

说明书

一种灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法

技术领域

[0001] 本发明属于冶金材料测试分析技术领域，具体涉及一种灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法。

背景技术

[0002] 在铁矿石冶炼时为了对炉料成分进行有效调控，需要对铁矿石中的元素组成进行定量分析。目前常用的铁矿石元素检测法主要有光度法、原子吸收光谱法及X荧光光谱法
等，其中光度法操作复杂，试剂用量多，测定结果的稳定性稍差；原子吸收光谱法检测范围窄，不宜进行大批量多元素的检测分析；X荧光光谱法虽然克服了分析周期长，耗时费工的缺点，但由于采用压片法制样，分析结果受基体影响比较大，导致检测结果的准确性、重现性不理想。因此，研发一种精密度、灵敏度高，重现性好，测定范围宽，分析速度快，操作简便易行的铁矿石多元素同步检测方法，对于提高大批量铁矿石多元素定量分析的检测速度和
检测准确性都具有十分重要的现实意义及良好的推广应用价值。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法。

[0004] 本发明的目的是这样实现的：一种灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法，包括制样、标定及检测工序，具体包括：

[0005] A、制样：将待测铁矿石粉末0.1~0.2g置于塑料消解瓶中，按照200~250ml/g的用量加入体积比3~5:1的盐酸与硝酸的混合酸，得到溶解液a；按照7~12ml/ml的用量在溶解
液a中加入氢氟酸，在200~250℃下加热10~15min，得到溶解液b；按照4~6ml/ml的用量在
溶解液b中加入高氯酸，在200~250℃下加热至冒烟，溶解液残留0.8~1.2ml，冷却后得到溶解液c；按照10~15ml/ml的用量在溶解液c中加入体积比1：0.8~1.2的盐酸与水混合成的
稀盐酸，溶解后过滤，用水稀释滤液至0.0008~0.0012g/ml，得到待测液d；

[0006] B、标定：根据铁矿石中各待测元素的浓度指标配制各待测元素不同浓度梯度的标准溶液，使标准溶液基体与铁矿石基体一致；根据铁矿石的基体组成选择电感耦合等离子体发射光谱中各待测元素的最佳分析谱线及工作条件；将各待测元素不同浓度梯度的标准
溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定各待测元素分析谱线的发射光强度，绘制标
准曲线；

[0007] C、检测：将待测液d引入电感耦合等离子体发射光谱仪，按照各待测元素的最佳分析谱线及工作条件检测各待测元素对应的发射光强度，根据标准曲线确定各待测元素的
含量。

[0008] 本发明所述检测方法通过以下改进克服了传统检测方法分析周期长、药剂用量大、成本高、分析元素种类少，微量元素检出限不理想的技术问题。首先，本发明所述方法选用的电感耦合等离子体发射光谱仪分析速度快，谱线丰富，检测范围宽，能够实现大批量铁矿石样品中多元素的同步检测分析。其次，本发明所述方法通过调整制样、标定、检测步骤的工艺参数，进一步提高了分析测试结果的准确性、灵敏度和稳定性。

[0009] 在制样阶段，本发明所述方法调整了各类酸的用量及相应的消解时间、消解温度，有利于待测试样完全、快速地溶解。微波消解法的使用有利于试样均匀受热，在密闭条件下消解则有利于减少酸及微量元素的挥发逸散和杂质污染，进一步提高了分析的准确性。此外，本发明所述方法还调整了溶解液的蒸干程度，使溶解液残留约1ml，有效避免了稀盐酸溶解时出现浑浊。

[0010] 在标定与检测阶段，本发明所述方法在元素分析谱线的选择上具有发射强度大、性背比高、灵敏度好的特点，与其它元素的谱线无重叠，从而降低了干扰，提高了分析结果的可靠性。在仪器工作条件的选择上，本发明所述方法设定的参数组合能够有效增加检测
信号强度，对提高分析结果的准确性也有十分重要的作用。

[0011] 综上所述，本发明所述的铁矿石多元素同步检测方法具有灵敏可靠、快速稳定的特点，能够及时为冶炼生产过程提供分析数据，有效提高了生产效率和设备利用率，具有较高的推广应用价值。

附图说明

[0012] 图1：As的工作曲线，其中Y轴代表光强度（cps），X轴代表含量（%）。

[0013] 图2：Ca的工作曲线，其中Y轴代表光强度（cps），X轴代表含量（%）。

[0014] 图3：Cu的工作曲线，其中Y轴代表光强度（cps），X轴代表含量（%）。

[0015] 图4：Mg的工作曲线，其中Y轴代表光强度（cps），X轴代表含量（%）。

[0016] 图5：Mn的工作曲线，其中Y轴代表光强度（cps），X轴代表含量（%）。

[0017] 图6：P的工作曲线，其中Y轴代表光强度（cps），X轴代表含量（%）。

[0018] 图7：Pb的工作曲线，其中Y轴代表光强度（cps），X轴代表含量（%）。

[0019] 图8：Ti的工作曲线，其中Y轴代表光强度（cps），X轴代表含量（%）。

[0020] 图9：V的工作曲线，其中Y轴代表光强度（cps），X轴代表含量（%）。

[0021] 图10：Zn的工作曲线，其中Y轴代表光强度（cps），X轴代表含量（%）。

具体实施方式

[0022] 下面对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均落入本发明的保护范围。

[0023] 一种灵敏可靠、快速稳定的铁矿石多元素同步检测方法，包括制样、标定及检测工序，具体包括：

[0024] A、制样：将待测铁矿石粉末0.1~0.2g置于塑料消解瓶中，按照200~250ml/g的用量加入体积比3~5:1的盐酸与硝酸的混合酸，得到溶解液a；按照7~12ml/ml的用量在溶解
液a中加入氢氟酸，在200~250℃下加热10~15min，得到溶解液b；按照4~6ml/ml的用量在
溶解液b中加入高氯酸，在200~250℃下加热至冒烟，溶解液残留0.8~1.2ml，冷却后得到溶解液c；按照10~15ml/ml的用量在溶解液c中加入体积比1：0.8~1.2的盐酸与水混合成的
稀盐酸，溶解后过滤，用水稀释滤液至0.0008~0.0012g/ml，得到待测液d；

[0025] B、标定：根据铁矿石中各待测元素的浓度指标配制各待测元素不同浓度梯度的标准溶液，使标准溶液基体与铁矿石基体一致；根据铁矿石的基体组成选择电感耦合等离子体发射光谱中各待测元素的最佳分析谱线及工作条件；将各待测元素不同浓度梯度的标准
溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定各待测元素分析谱线的发射光强度，绘制标
准曲线；

[0026] C、检测：将待测液d引入电感耦合等离子体发射光谱仪，按照各待测元素的最佳分析谱线及工作条件检测各待测元素对应的发射光强度，根据标准曲线确定各待测元素的
含量。

[0027] 所述步骤A中塑料消解瓶可以为聚四氟乙烯瓶或聚四氟乙烯烧杯中的任一种。

[0028] 所述步骤A中混合酸为体积比4:1的盐酸与硝酸混合而成，混合酸的加入量为225ml/g。

[0029] 所述步骤A制样优选在微波发生器中进行。

[0030] 所述微波发生器可以为微波炉或微波消解仪中的任一种。

[0031] 所述步骤A中氢氟酸的加入量为9ml/ml，加入氢氟酸后，在225℃下加热12min。

[0032] 所述步骤A中高氯酸的加入量为5ml/ml，加入高氯酸后，在225℃下加热至冒烟，溶解液残留1ml。

[0033] 所述步骤A中稀盐酸为体积比1：1的盐酸与水混合而成，稀盐酸的加入量为12ml/g。

[0034] 所述步骤B中各待测元素包括钙、镁、锰、磷、铅、锌、砷、钒、钛以及铜元素。

[0035] 所述步骤B中电感耦合等离子体发射光谱仪的型号为SPECTRO ARCOS SOP。

[0036] 所述步骤B中根据铁矿石中各待测元素的浓度指标配制各待测元素不同浓度梯度的标准溶液，指的是将钙、镁、锰、磷、铅、锌、砷、钒、钛和铜元素分别配成浓度1000µg/ml的溶液，然后分别逐级稀释至：钙：0、1、5、10、30、50µg/ml；镁：0、20、40、60、70、80µg/ml；
锰：0、40、30、20、10、1µg/ml；磷：0、20、5、1、0.5、0.1µg/ml；铅：0、0.1、0.5、1、2、5µg/ml；
锌：0、4、3、2、1、0.1µg/ml；砷：0、0.1、1、2、3、4µg/ml；钒：0、0.1、1、2、3、4µg/ml；钛：0、0.1、
1、10、50、90µg/ml；铜：0、0.1、1、2、4、5µg/ml，再将其分别混合成混合标准溶液。

[0037] 所述步骤B中使标准溶液基体与铁矿石基体一致，指的是在混合标准溶液中依次加入650、600、550、500、450、400µg/ml的铁标准溶液。

[0038] 所述步骤B中使标准溶液基体与铁矿石基体一致，指的是将铁元素配成浓度1000µg/ml的溶液，然后逐级稀释至：650、600、550、500、450、400µg/ml的铁标准溶液，再分别与上述各元素混合标准溶液混匀。

[0039] 所述步骤B中电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件为：功率1400~1450W，分析泵速30~35rpm，冲洗泵速60~63rpm，冲洗时间55~60s，冷却气流量13.00~14.00L/min，辅助气流量1.50~1.80L/min，雾化器流量0.80~1.00L/min，观测高度0.00~1.00mm。

[0040] 所述步骤B中最佳分析谱线对于钙元素为315.887nm，对于镁元素为279.079nm，对于锰元素为257.611nm，对于磷元素为177.495nm，对于铅元素为220.353nm，对于锌
元素为206.200nm，对于砷元素为189.042nm、对于钒元素为309.311nm、对于钛元素为
307.864nm、对于铜元素为327.396nm。

[0041] 所述步骤A中铁矿石可以为自然类型的磁铁矿、赤铁矿、钒钛磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿或工厂中经过加工处理的铁精矿、粉矿和球团矿。

[0042] 实施例1

[0043] ——含砷铁矿YSBC14721-98的检测

[0044] A、制样：将待测含砷铁矿YSBC14721-98的粉末0.15g置于聚四氟乙烯烧杯中，按照225ml/g的用量加入体积比4:1的盐酸与硝酸的混合酸，将样品溶解，得到溶解液a；按
照9ml/ml的用量在溶解液a中加入氢氟酸，在225℃下加热12min，得到溶解液b；按照5ml/
ml的用量在溶解液b中加入高氯酸，在225℃下加热至冒烟，溶解液残留1ml，冷却后得到溶解液c；按照12ml/ml的用量在溶解液c中加入体积比1：1的盐酸与水混合成的稀盐酸，溶
解后过滤，用水稀释滤液至0.001g/ml，得到待测液d。

[0045] B、标定：将电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件设置为：功率1400W，分析泵速30rpm，冲洗泵速63rpm，冲洗时间55s，冷却气流量13.00L/min，辅助气流量1.50L/min，雾化器流量1.00L/min，观测高度0.00mm。设置最佳分析谱线对于钙元素为315.887nm，对于镁元素为279.079nm，对于锰元素为257.611nm，对于磷元素为177.495nm，对于铅元素为
220.353nm，对于锌元素为206.200nm，对于砷元素为189.042nm、对于钒元素为309.311nm、对于钛元素为307.864nm、对于铜元素为327.396nm。

[0046] 将钙、镁、锰、磷、铅、锌、砷、钒、钛和铜元素分别配成浓度1000µg/ml的溶液，然后分别逐级稀释至：钙：0、1、5、10、30、50µg/ml；镁：0、20、40、60、70、80µg/ml；锰：0、40、30、20、10、1µg/ml；磷：0、20、5、1、0.5、0.1µg/ml；铅：0、0.1、0.5、1、2、5µg/ml；锌：0、4、3、2、1、
0.1µg/ml；砷：0、0.1、1、2、3、4µg/ml；钒：0、0.1、1、2、3、4µg/ml；钛：0、0.1、1、10、50、90µg/ml；铜：0、0.1、1、2、4、5µg/ml，再将其分别混合成混合标准溶液。在各混合标准溶液中依次加入650、600、550、500、450、400µg/ml的铁标准溶液，使标准溶液基体与铁矿石基体一致。
将各混合标准溶液引入设定好的电感耦合等离子体发射光谱仪，测到发射光强度，由计算
机自动运算出工作曲线和相关参数，如附图所示。

[0047] C、检测：将由待测样品制备的待测液d在标定后引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测得待测元素的发射光强度，并由计算机通过工作曲线自动运算，得到待测液d中待测元素的含量。

[0048] 检测结果：见下表。

[0049]

[0050] 样品检测准确度（检测结果允许差）表：

[0051]

[0052] 含砷铁矿YSBC14721-98的检测结果

[0053]

[0054] 由上表可以看出：本发明所述方法在测定含砷铁矿时检出限低、测量范围宽、精密度好（测量结果相对标准偏差均小于1）、准确度满足铁矿石分析国家标准需求。

[0055] 实施例2

[0056] ——钒钛磁铁精矿YSBC19717-2005的检测

[0057] A、制样：将待测钒钛磁铁精矿YSBC19717-2005的粉末0.1g置于聚四氟乙烯烧杯中，按照200ml/g的用量加入体积比5:1的盐酸与硝酸的混合酸，将样品溶解，得到溶解液
a；按照7ml/ml的用量在溶解液a中加入氢氟酸，在250℃下加热10min，得到溶解液b；按
照4ml/ml的用量在溶解液b中加入高氯酸，在250℃下加热至冒烟，溶解液残留0.8ml，冷
却后得到溶解液c；按照10ml/ml的用量在溶解液c中加入体积比1：1.2的盐酸与水混合
成的稀盐酸，溶解后过滤，用水稀释滤液至0.0008g/ml，得到待测液d。

[0058] B、标定：将电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件设置为：功率1450W，分析泵速35rpm，冲洗泵速60rpm，冲洗时间60s，冷却气流量14.00L/min，辅助气流量1.80L/min，雾化器流量0.80L/min，观测高度1.00mm。

[0059] 其余同实施例1。

[0060] C、检测： 同实施例1。

[0061] 检测结果：见下表。

[0062]

[0063] 样品检测准确度（检测结果允许差）表：

[0064]

[0065] 钒钛磁铁精矿YSBC19717-2005的检测结果

[0066]

[0067] 由上表可以看出：本发明所述方法在测定钒钛磁铁精矿时检出限低、测量范围宽、精密度好（测量结果相对标准偏差均小于1）、准确度满足铁矿石分析国家标准需求。

[0068] 实施例3

[0069] ——铁矿石YSBC13710-95的检测

[0070] A、制样：将待测铁矿石YSBC13710-95的粉末0.2g置于聚四氟乙烯烧杯中，按照250ml/g的用量加入体积比3:1的盐酸与硝酸的混合酸，将样品溶解，得到溶解液a；按照
12ml/ml的用量在溶解液a中加入氢氟酸，在200℃下加热15min，得到溶解液b；按照6ml/
ml的用量在溶解液b中加入高氯酸，在200℃下加热至冒烟，溶解液残留1.2ml，冷却后得到溶解液c；按照15ml/ml的用量在溶解液c中加入体积比1：0.8的盐酸与水混合成的稀盐
酸，溶解后过滤，用水稀释滤液至0.0012g/ml，得到待测液d。

[0071] B、标定：将电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件设置为：功率1450W，分析泵速30rpm，冲洗泵速60rpm，冲洗时间55s，冷却气流量13.00L/min，辅助气流量1.80L/min，雾化器流量1.00L/min，观测高度0.00mm。

[0072] 其余同实施例1。

[0073] C、检测： 同实施例1。

[0074] 检测结果： 见下表。

[0075]

[0076] 样品检测准确度（检测结果允许差）表：

[0077]

[0078] 铁矿石YSBC13710-95的检测结果

[0079]

[0080] 由上表可以看出：本发明所述方法在测定普通铁矿石时检出限低、测量范围宽、精密度好（测量结果相对标准偏差均小于1）、准确度满足铁矿石分析国家标准需求。