原子吸收光譜法測定螢石中氧化鋁

    螢石又稱氟石，是我國大宗礦產品，在鋼鐵工業中主要用于轉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，也是玻璃制造工業上制造隔音和光學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，用戶對螢石質量提出進一步要求，需檢測金屬氧化物。我國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，因此可測定螢石中Al₂O₃和Fe₂O₃來計算金屬氧化物含量。傳統方法測螢石中A1₂O₃和Fe₂O₃是將用氫氟酸揮散二氧化硅后的殘渣，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pH值1～3時，以磺基水楊酸為指示劑，用EDTA標準溶液滴定鐵，然后調節至pH4.5，加過量EDTA標準溶液，以PAN為指示劑，用硫酸銅標準溶液回滴過量的EDTA，測定鋁，這種方法操用過程復雜、冗長、效率較低。本文采用笑氣一乙炔焰原子吸收光譜法測定螢石中的氧化鋁。經實踐表明：方法準確可靠、操作簡便、易于執行。

    一、試驗

    （一）儀器與試劑

    PU9000原子吸收分光度計

    鈣溶液：稱取8.000g基準級碳酸鈣、溶于20mL鹽酸（1＋1)中，并用水稀釋定容到100mL，混勻。

    鋁標準溶液：（1.000g/L），國家標準物質。用時將溶液稀釋成1mL含100ug鋁的工作標準。

    （二）儀器測定條件

    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）實驗方法

    稱取0.5 g試樣，準確至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設置在分析線A1309.3nm處。先點燃空氣一乙炔火焰，然后按“select N20”鍵，儀器自動切換到笑氣－乙炔火焰，調節氣體流量，至形成紅色的含有部分空氣的笑氣一乙炔富燃火焰。測量鋁吸光度，在標準曲線上查出相應的鋁濃度。

    （四）標準曲線的繪制

移取0.00，2.50，5.00，7.50，10.00，12. 50mL鋁工作標準，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。按以上步驟測量吸光度。以吸光度為縱坐標，鋁濃度為橫坐標繪制標準曲線，如圖1所示。

圖1  標準曲線

    （五）分析結果

    分析結果的計算，按下式計算氧化鋁的質量百分含量：

    A1₂O₃％＝［（C₁一C₂）×V×10^－6］÷m×1.889×100

    式中：C₁為校準曲線上查得的試樣溶液中鋁的濃度，ug/mL；C₂為校準曲線上查得的試樣空白溶液中鋁的濃度ug/mL；V為測試溶液的體積，mL；m為試樣量，g;1.889為鋁換算為氧化鋁的系數。

    二、結果與討論

    （一）干擾試驗

    試驗樣品溶液的酸度、硼酸濃度及基體鈣對測定的影響，結果見表1、表2、表3。由試驗可知，8%以下的鹽酸對測定沒影響，但未加鹽酸的溶液略顯濕濁。硼酸對鋁測定有增感效應。當標準系列溶液中不加鈣作基體匹配時，鋁的吸光度偏低，而當溶液中加人2mL至10mL鈣溶液時（8mL碳酸鈣中鈣的含量相當于0.5g氟石樣品中鈣的含量），鋁的吸光度保持穩定。因此，本方法選擇6%的鹽酸酸度，在配制標準溶液系列時加入與試樣相匹配的硼酸和基體鈣。對于共存微量雜質元素，Si在前處理過程中已經去除，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等對測定鋁均沒有影響。

表1  鹽酸酸度對測定鋁的影響

表2  硼酸對測定鋁的影響

表3  基體鈣對測定鋁的影響

    （二）溶樣試驗

    選擇二氧化硅含量分別為3.5%、0.7％的兩個樣品，采用氫氟酸處理和不經氫氟酸處理兩種溶樣方法測定鋁含量，測定結果列于表4，由表可知，含二氧化硅3.5%的樣品，未經氫氟處理所測得的氧化鋁的結果偏低。這表明不用氫氟酸處理可能溶樣不完全。

表4  不同溶樣方法所測得的氧化鋁的影響

    （三）精度

    對兩個螢石樣品進行11次分析測試，精密度試驗的結果列于表5。

表5  精密度試驗