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【摘 要】 文章通过试验研究的方式，探讨了在矿石硅、磷、锰、钙、镁、铝、钛等关键要素构成情况测定中，对电感耦合等离子体发射光谱法的应用要点及其效果，望能够引起重视。
【关键词】 电感耦合；等离子体发射光谱；测定；铁矿石
在地球矿层普查工作中，各类矿质组成分析显得格外重要，在钢铁工业及勘探考察工作的大背景下，如何针对矿石原料给出准确的检测结果，评估矿石内部各种元素的构成情况，此项问题值得各方人员关注。在日常工作中，多推荐使用原子吸收光谱法或者是比色法来分析矿石中的各种金属含量。但以上两类方法实际应用中均存在周期较长、操作繁琐方面的问题，无法满足规模化的测定需求。针对这一问题，本文提出了一种建立在电感耦合等离子体发射光谱法基础之上铁矿石元素测定方法，证实了其在测定各类元素构成比中的重要价值，具有较高的灵敏度以及稳定性优势，值得在钢铁行业铁矿石分析中推广应用。
1、试验方法分析
1.1仪器及试剂
在本次应用电感耦合等离子体发射光谱仪（美国PE公司），同心玻璃雾化器。
仪器工作参数：射频功率1350W，冷却气流量15L/min，辅助气流量0.2L/min，进样速率1.5mL/min，进样时间25秒，重复测量3次，积分时间15秒，观测方式：垂直。
多金属矿国家标准物质（GBW07162、GBW07163），铜矿石（GBW07233），锰矿石（GBW07264），钨钼矿石（GBW07238、GBW07240），岩石（GBW07107、GBW07108、GBW07122）
硅元素标准储备溶液：1mg/mL（国家钢铁材料测试中心）
多元素（磷、钙、镁、铝、钛）标准储备溶液：1mg/mL（国家钢铁材料测试中心）
锰元素标准储备溶液：1mg/mL（国家钢铁材料测试中心）
过氧化钠（分析纯），浓硝酸（优级纯）
1.2制备方法分析
称取0.1000g（精确至0.0002g）剂量矿石样品，置于锆坩埚内，覆盖0.8g过氧化钠，使用玻璃棒充分混合均匀。置于马弗炉中高温处理（高温处理条件为：680.0℃，持续处理15.0min），取出并自然冷却。充分冷却后放置于烧杯当中（烧杯容积为200.0ml），向其中注入30.0ml热水浸取，盖上烧杯表面玻璃盖，匀速摇动烧杯，充分混合均匀后，尽快加入5.0ml浓硝酸，加热到溶液透明，观察到熔块完全溶解后洗出锆坩埚，充分冷却后转移至容量瓶当中（容量瓶容积为100.0ml），用水稀释至刻度，摇匀静置，同时做试剂空白试验，即可上机检测。
1.3标准溶液配制
用标准溶液配制的混合标准溶液，需加入与样品同量的钠盐，需加热反应完全澄清，配制浓度及元素见表1。
1.4干扰校正及分析谱线选择
每个元素选择2-3条谱线，经过对试样及标准样品溶液多次扫描，通过谱图比对，确定仪器的最佳条件，在此条件下对试剂空白溶液连续测定11次，以测定结果的平均值加上3倍标准偏差对应的浓度值即为各元素的方法检出限。方法检出限为0.004–0.1%。
应用电感耦合等离子发射光谱仪对待测样品中的硅、磷、锰、钙、镁、铝、钛进行测定，因锆坩埚熔融样品，溶液中除含有钠盐外，还含有较高的锆盐及铁，考虑到矿石组成复杂，难免存在元素之间的干扰，因此选择13种元素（砷、铝、铁、铜、铬、镍、钒、钼、镁、锰、钛、锌、锆），含量为1mg/ml的单元素标准溶液，分别对待测元素硅、磷、锰、钙、镁、铝、钛进行IEC干扰试验，建立ICE干扰校正模型，从待测元素与干扰元素的谱图来看，所选钛元素谱线受干扰较小，可忽略不计。钼对镁、铝、磷干扰系数较大；锰、钛元素对镁和磷元素存在干扰；铜和铬对磷元素存在干扰，试验选定的谱线、干扰校正及方法检出限见表2。
2、试验方法准确度和精密度
为了避免在应用电感耦合等离子体发射光谱法对矿石中相关元素构成情况进行测定的过程当中出现基体干扰方面的问题，本试验中采取的质量控制措施为：根据试样基体以及含量选择相对匹配的标准物质，为了切合矿石的实际分析情况，选取多种矿物的国家一级标准物质GBW07162、GBW07163、GBW07233、GBW07264、GBW07238、GBW07240、GBW07107、GBW07108、GBW07122，按照样品消解的方法制备成溶液10份，在上述给定的条件下测定并计算平均值，对给定标准值的元素分别计算相对标准偏差（RSD），相对偏差（RE），没有给定标准值的元素计算RSD，结果见表3。可以看出，测定值的RSD（n=10）均小于4%。说明方法精密度好。测量值的相对误差均小于10%，说明方法准确度较好。GBW07264中的Ca因为含量低于方法检出限，相对误差大于10%；GBW07162及GBW07238中的P因為含量相对较低，RE及RSD值大于4%，为使结果更加可靠，从表3的试验数据可以看出，将Ca和P的测定下限设定为检出限的10倍是可靠的。若要求更低的测定下限，可应用其他仪器做进一步探讨。
3、结束语
本文通过试验，利用电感耦合等离子体发射光谱仪对矿石中硅、磷、锰、钙、镁、铝、钛构成情况的测定展开了研究，根据试验数据认为：相对于常规分析方法而言，本方案下能够提高检出效率，缩短检测周期，能够适用于大多数框矿种，准确度高，精密度以及检出限能够满足相关规范要求，具有进一步推广应用的价值。
参考文献：
[1]成勇.ICP-AES测定钛合金中硅钒铁铝镍钼铬[J].稀有金属材料与工程，2012，41（10）：1871-1874.
[2]王慧，王国新，许玉宇等.电感耦合等离子体发射光谱法测定高铬铸铁中的铬、镍、铜、锰、磷、硅、钼和钛[J].光谱学与光谱分析，2011，31（9）：2558-2560.
[3]毛彦杰.透析用水中碱金属元素的电感耦合等离子体发射光谱测定[J].首都医药，2014，（2）：59-59.
[4]岩石矿物分析编委会.岩石矿物分析（第四版第一分册）[M].北京：地质出版社，2011：317-319，338-340.
【关键词】 电感耦合；等离子体发射光谱；测定；铁矿石
在地球矿层普查工作中，各类矿质组成分析显得格外重要，在钢铁工业及勘探考察工作的大背景下，如何针对矿石原料给出准确的检测结果，评估矿石内部各种元素的构成情况，此项问题值得各方人员关注。在日常工作中，多推荐使用原子吸收光谱法或者是比色法来分析矿石中的各种金属含量。但以上两类方法实际应用中均存在周期较长、操作繁琐方面的问题，无法满足规模化的测定需求。针对这一问题，本文提出了一种建立在电感耦合等离子体发射光谱法基础之上铁矿石元素测定方法，证实了其在测定各类元素构成比中的重要价值，具有较高的灵敏度以及稳定性优势，值得在钢铁行业铁矿石分析中推广应用。
1、试验方法分析
1.1仪器及试剂
在本次应用电感耦合等离子体发射光谱仪（美国PE公司），同心玻璃雾化器。
仪器工作参数：射频功率1350W，冷却气流量15L/min，辅助气流量0.2L/min，进样速率1.5mL/min，进样时间25秒，重复测量3次，积分时间15秒，观测方式：垂直。
多金属矿国家标准物质（GBW07162、GBW07163），铜矿石（GBW07233），锰矿石（GBW07264），钨钼矿石（GBW07238、GBW07240），岩石（GBW07107、GBW07108、GBW07122）
硅元素标准储备溶液：1mg/mL（国家钢铁材料测试中心）
多元素（磷、钙、镁、铝、钛）标准储备溶液：1mg/mL（国家钢铁材料测试中心）
锰元素标准储备溶液：1mg/mL（国家钢铁材料测试中心）
过氧化钠（分析纯），浓硝酸（优级纯）
1.2制备方法分析
称取0.1000g（精确至0.0002g）剂量矿石样品，置于锆坩埚内，覆盖0.8g过氧化钠，使用玻璃棒充分混合均匀。置于马弗炉中高温处理（高温处理条件为：680.0℃，持续处理15.0min），取出并自然冷却。充分冷却后放置于烧杯当中（烧杯容积为200.0ml），向其中注入30.0ml热水浸取，盖上烧杯表面玻璃盖，匀速摇动烧杯，充分混合均匀后，尽快加入5.0ml浓硝酸，加热到溶液透明，观察到熔块完全溶解后洗出锆坩埚，充分冷却后转移至容量瓶当中（容量瓶容积为100.0ml），用水稀释至刻度，摇匀静置，同时做试剂空白试验，即可上机检测。
1.3标准溶液配制
用标准溶液配制的混合标准溶液，需加入与样品同量的钠盐，需加热反应完全澄清，配制浓度及元素见表1。
1.4干扰校正及分析谱线选择
每个元素选择2-3条谱线，经过对试样及标准样品溶液多次扫描，通过谱图比对，确定仪器的最佳条件，在此条件下对试剂空白溶液连续测定11次，以测定结果的平均值加上3倍标准偏差对应的浓度值即为各元素的方法检出限。方法检出限为0.004–0.1%。
应用电感耦合等离子发射光谱仪对待测样品中的硅、磷、锰、钙、镁、铝、钛进行测定，因锆坩埚熔融样品，溶液中除含有钠盐外，还含有较高的锆盐及铁，考虑到矿石组成复杂，难免存在元素之间的干扰，因此选择13种元素（砷、铝、铁、铜、铬、镍、钒、钼、镁、锰、钛、锌、锆），含量为1mg/ml的单元素标准溶液，分别对待测元素硅、磷、锰、钙、镁、铝、钛进行IEC干扰试验，建立ICE干扰校正模型，从待测元素与干扰元素的谱图来看，所选钛元素谱线受干扰较小，可忽略不计。钼对镁、铝、磷干扰系数较大；锰、钛元素对镁和磷元素存在干扰；铜和铬对磷元素存在干扰，试验选定的谱线、干扰校正及方法检出限见表2。
2、试验方法准确度和精密度
为了避免在应用电感耦合等离子体发射光谱法对矿石中相关元素构成情况进行测定的过程当中出现基体干扰方面的问题，本试验中采取的质量控制措施为：根据试样基体以及含量选择相对匹配的标准物质，为了切合矿石的实际分析情况，选取多种矿物的国家一级标准物质GBW07162、GBW07163、GBW07233、GBW07264、GBW07238、GBW07240、GBW07107、GBW07108、GBW07122，按照样品消解的方法制备成溶液10份，在上述给定的条件下测定并计算平均值，对给定标准值的元素分别计算相对标准偏差（RSD），相对偏差（RE），没有给定标准值的元素计算RSD，结果见表3。可以看出，测定值的RSD（n=10）均小于4%。说明方法精密度好。测量值的相对误差均小于10%，说明方法准确度较好。GBW07264中的Ca因为含量低于方法检出限，相对误差大于10%；GBW07162及GBW07238中的P因為含量相对较低，RE及RSD值大于4%，为使结果更加可靠，从表3的试验数据可以看出，将Ca和P的测定下限设定为检出限的10倍是可靠的。若要求更低的测定下限，可应用其他仪器做进一步探讨。
3、结束语
本文通过试验，利用电感耦合等离子体发射光谱仪对矿石中硅、磷、锰、钙、镁、铝、钛构成情况的测定展开了研究，根据试验数据认为：相对于常规分析方法而言，本方案下能够提高检出效率，缩短检测周期，能够适用于大多数框矿种，准确度高，精密度以及检出限能够满足相关规范要求，具有进一步推广应用的价值。
参考文献：
[1]成勇.ICP-AES测定钛合金中硅钒铁铝镍钼铬[J].稀有金属材料与工程，2012，41（10）：1871-1874.
[2]王慧，王国新，许玉宇等.电感耦合等离子体发射光谱法测定高铬铸铁中的铬、镍、铜、锰、磷、硅、钼和钛[J].光谱学与光谱分析，2011，31（9）：2558-2560.
[3]毛彦杰.透析用水中碱金属元素的电感耦合等离子体发射光谱测定[J].首都医药，2014，（2）：59-59.
[4]岩石矿物分析编委会.岩石矿物分析（第四版第一分册）[M].北京：地质出版社，2011：317-319，338-340.