电感耦合等离子体发射光谱分析法测定富锆矿石中的锆

【作者】 李黎； 郭冬发； 谢胜凯； 黄秋红； 李伯平；

【机构】 核工业北京地质研究院；

【摘要】 在花岗伟晶岩中产出的富锆矿石中,其铌、钽、锆、铪和稀土等高场强元素含量通常较高,无论从资源估算还是理论研究,都需要对此类元素进行高准确度（即高精密度和高正确度）测定。采用经典的电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）分析方法虽然可实现硅酸岩样品中铌、钽、锆、铪和稀土等22种元素含量测定^[1],但对富锆矿石中高含量高场强元素准确分析仍存在问题。主要问题在于富锆矿石一般不易被酸消解,需要采用熔融法或高压酸消解等方法制样;此外,ICP-MS可接受的基体浓度一般不能超过200mg/L,这意味需要对样品进行高度稀释后才能进行测定,而过大的稀释倍数最终会影响高含量样品的测定准确度。相对ICP-MS,电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）可接受的基体要大得多且进样记忆效应更小^[2]。因此,对高含量元素准确测定可考虑使用ICP-OES法,但采用ICP-OES测定高含量高场强元素存在的光谱干扰比ICP-MS要复杂。本文针对富锆矿石锆的分解特点和ICP-OES谱线干扰等测定条件的系统研究。主要仪器与试剂材料:ICP-OES（Perkin Elmer,DV5300）,垂直炬管。离心机,型号为TD5,湖南赫西仪器装备有限公司,4000r/min;过氧化钠（AR）,盐酸（MOS级）;Zr标准溶液,裂解石墨坩埚（30mL）、聚四氟乙烯烧杯。样品分解方法:称取0.1000g样品于石墨坩埚中,加入1.0g过氧化钠混合均匀,再覆盖0.5g过氧化钠,放入已升温至700℃的马弗炉中,保温16min,取出冷却后,放入200mL烧杯中,加入80mL热水使其溶解。洗出坩埚,放置过夜以4000rpm的速度离心10min,移去上层清液,用10mL热的3mol/LHCl洗涤沉淀及离心管,溶液倒入原烧杯,沉淀溶解后转入50mL容量瓶定容,加入200g/L的酒石酸溶液5mL,用水稀释至刻度,摇匀,待测。样品测量方法:配置浓度为10μg/mL、20μg/mL、40μg/mL、60μg/mL、80μg/mL的Zr的标准溶液。将标准溶液引入ICP-OES,测定标准工作曲线。仪器工作条件为等离子气流量15L/min,辅助气流量0.2L/min,样品气流量0.8L/min,测量次数3次,RF功率1300W。获得了过氧化钠用量、熔融温度和时间、盐酸浓度和用量、酒石酸浓度等条件对分析结果的影响。讨论了过氧化钠与硅酸锆的反应机理和分解产物特点。ICP-OES谱线干扰研究及干扰系数测定,建立了干扰系数迭代法扣除干扰的模型。在优化条件下,分解完全的样品溶液,该溶液可稳定保存。采用光谱干扰系数迭代法扣除光谱干扰,获得了高准确度测定结果。对于锆含量为3.46%的标准样品,测定结果的正确度为2.83%;精密度为2.84%。对类似基体的实际样品,标准加入回收率为99%。这些结果完全满足分析测试质控要求^[3]。获得了方法的检出限、测定范围、正确度、精密度、测定不确定度等参数。该方法用于实际样品测定,批量样品分析结果满足质控规范要求。更多还原