纸上色层重量法测定铌矿和铌渣中五氧化二铌.pdf

经 验 交 流 文章编号 1000 7571 2003 05 0074 03 纸上色层重量法测定铌矿和铌渣中五氧化二铌 殷学峰1 崔 军2 董玉兰2 1 浙江大学化学系 浙江杭州 310027 2 包钢技术中心 内蒙古包头 014010 中图分类号 O655 1 文献标识码 B 收稿日期 2002 09 24 对包头铌矿 铌渣中五氧化二铌 5 的分 析过去是采用单宁二次沉淀五氧化二铌重量法测 定 但是此方法得到的五氧化二铌沉淀无法与五 氧化二钽及一定量的二氧化钛分开 方法存在系 统正误差 而铈量滴定法测定铌精矿中的铌 1 方法虽然快速简便 可终点不易观察 本文采用纸上色层重量法测定铌矿 铌渣中 的五氧化二铌 可很好地将五氧化二铌与五氧化 二钽 二氧化钛分开 并且准确度高 精密度好 满 足科研和生产的需要 1 实验部分 1 1 主要仪器和试剂 色层筒 以两个塑料桶 1000mL 制成 10 个 高约 30cm 直径约 10cm 左右的密封桶 氨中和器 大干燥器的筛板下 贮有氨水 约 0 90g mL 色层纸 将定量滤纸剪成长 宽 28cm 22cm 用 100g L 硝酸铵浸湿整个长度的 2 3 烘 干备用 喷雾器 干湿温度计 塑料吸管 1 2mL 自制 2 3 支 EDTA 溶液 10g L 单宁溶液 100g L 50g L 单宁洗液 5g 单宁溶解于 1000mL 的盐酸溶 液 5 95 中 展开剂 甲基异丁基甲酮 丁酮 氢氟酸 硝酸 44 44 8 4 混匀 硝酸铵溶液 100g L 氢氟酸溶液 1 1 1 2 实验方法 试样用过氧化钠熔融 热水浸出后 在一定盐 酸酸度下 使铌充分水解并加入单宁溶液促使铌 沉淀完全 从而与大部分杂质元素分离 沉淀灰化 后 用氢氟酸溶解形成钽 铌氟络合物进行色层分 离 含铌钽试液在涂有硝酸铵的色层纸上 以甲 基异丁基甲酮 丁酮 氢氟酸 硝酸作展开剂 时 钽的比移值 Rf 约为 0 94 铌的 Rf 为 0 60 而 其它杂质停在原处不动或移动很小而实现分离 然后剪下铌色带 灰化 灼烧 称重 2 结果与讨论 2 1 五氧化二铌量的影响 纸上色层重量法测定五氧化二铌 最终是以 灼烧铌带后称重求得五氧化二铌的含量 如果五 氧化二铌重量太少 则不能满足重量法要求 影响 准确度 但如果太多 纸上色层分离效果不好 重量的多少 可通过控制称样量来实现 试验结果 见表 1 表 1 铌对色层分离效果的影响 Table 1 Effect of niobium on separation Nb2O5加入量 mg Nb2O5Added 测定值 mg Found 回收率 Recovery 38 638 392 2 76 075 899 7 122 6123 3100 6 150 0150 3100 2 178 9185 0103 4 结果表明 五氧化二铌量高于 150mg 回收率 偏高 原因是铌量太大 与杂质分离不好 剪下的 铌带中含有杂质 使测定结果偏高 因此应视铌含 量高低调整称样量 达到控制色层分离时五氧化 二铌量低于 150mg 2 2 温度 展开剂的影响 据有关资料 2 介绍 展开剂因地区不同比例 应有所不同 华南 西北 华北地区展开剂的比例 分别为 甲基异丁基甲酮 氢氟酸 硝酸为 88 8 74 第 23 卷第 5 期 2003 年 10 月 冶 金 分 析 Metallurgical Analysis Vol 23 No 5 October 2003 4 91 5 4 90 6 4 结合我地区气候特点 通过试 验确定展开剂中各组分的体积比为 甲基异丁基 甲酮 丁酮 氢氟酸 硝酸 44 44 8 4 试验中发现温度对展开速度有一定影响 室 温在 20 左右 展开速度快 可以提高分析速度 2 3 二氧化硅的干扰及消除 本法在碱熔 单宁一次沉淀中含有二氧化硅 试验中发现二氧化硅的质量分数小于 15 时 分 析结果尚好 但是如果二氧化硅含量太高 单宁 一次沉淀 二氧化硅也有部分沉淀出来 则需对二 氧化硅的干扰进行消除 试验表明 一次沉淀灰化后 用氢氟酸挥硅 加热至近干时加硝酸赶氟 反复 2 3 次即可 2 4 五氧化二磷的干扰 本法是碱熔 酸化 单宁一次沉淀五氧化二 铌 如果铁 稀土含量很高时 可能有磷酸铁 磷酸 稀土沉淀出来 而据有关资料 2 介绍 磷在色层 纸上上爬一段距离 为此进行了磷对色层分离的 干扰试验 结果表明 当五氧化二磷的质量分数大于 5 时 回收率逐渐升高 而 包头铌资源综合利 用冶炼工艺流程 的送检样品中五氧化二磷的质 量分数均小于 2 因此对测定无干扰 2 5 氟的干扰及消除 包头矿中氟含量较高 导致结果偏低 因此对 氟的干扰进行试验 结果表明 质量分数大于 7 的氟对本法有 影响 使结果偏低 当氟的质量分数大于 7 小 于 14 时 可采用如下方法消除干扰 碱熔 热水 浸取后加入 20mL 饱和硼酸 相应的盐酸量减至 35mL 煮沸 3 5min 下同实验方法 3 样品分析 3 1 分析步骤 称取适量试样于 30mL 镍坩埚中 加 5g 过氧 化钠以细玻璃棒搅匀 上面覆盖一小层过氧化钠 在 700 左右马弗炉中熔融 待试样熔融完全后 取出冷却 将坩埚放入盛有 50 100mL 热水的 500mL 烧杯中 盖上 表皿 摇动浸出熔块 加 40mL 盐酸 约 1 19g mL 摇动使沉淀溶解 以 水稀至 200mL 再煮沸 加 10mL100g L 单宁溶 液 保持微沸2min 室温下放置 1h 用致密滤纸过 滤 将沉淀全部移上漏斗 用单宁洗液洗涤烧杯 2 3 次 洗沉淀 5 6 次 沉淀连同滤纸放入铂坩 埚中炭化 于 650 马弗炉中灰化至变白后 若二 氧化硅质量分数大于 15 时 需用氢氟酸挥硅 加 3mL 氢氟酸 约 1 13g mL 于低温电炉加热 溶解 必要时加几滴硝酸 浓缩溶液至 1mL 以 下 作色层分析用 用塑料吸管将试液成条状涂于色层纸上无硝 酸铵的部分 先用氢氟酸 1 1 洗坩埚 2 次 用 丁酮洗 3 次 每次用0 6mL 左右 均匀涂于色层纸 上 涂带距离色层纸下端2cm 左右 涂带宽度尽可 能窄 低温烘干 卷成圆筒状 用大头针固定 将 色层纸放于湿度为 80 的色层箱中润湿 直立于 盛有展开剂 液面高 1cm 的色层筒中 加盖密封展 开 当溶剂前沿上移至离顶端 2cm 时 取出烘干 置于氨中和器中 10 15min 取出烘干 喷以 50g L 单宁溶液显色 低温烘干 黄色钽带在上部 橙红色 铌带居中间 杂质留在原点或附近 呈黄或灰黑色 谱带分离应清晰 剪下铌带 同样剪下空白 置于 已恒重的铂金坩埚中 在电炉上炭化 然后在 850 马弗炉中灼烧至恒重 分别称重 计算试料 中五氧化二铌的含量 以质量分数表示 w Nb 2O5 m1 m2 m0 m 100 其中 wNb2O5 试料中五氧化二铌的质量分数 m1 坩埚 沉淀质量 g m2 坩埚自身质量 g m0 随同试料作的空白 g m 试料的质量 g 3 2 合成试样准确度试验 合成试样的测定结果见表 2 表 2 合成试样准确度试验结果 Table 2 Results of accuracy test for synthetic samples w 样品 Sample 加入量 Added 测定值 Found 回收率 Recovery 铌矿1 251 2297 60 铌矿3 643 85105 76 铌矿10 2110 1499 31 铌矿15 8215 7899 75 铌矿20 1720 18100 05 铌渣1 051 06100 95 铌渣7 557 3196 82 铌渣15 2215 0598 83 铌渣24 2724 2399 84 铌渣30 0329 9699 77 下转第 48 页 75 第 23 卷第 5 期 2003 年 10 月 冶 金 分 析 Metallurgical Analysis Vol 23 No 5 October 2003 一般元素的分析信号随溶液提升量的增大而 增强 当达到一定强度后 随着雾化效率的降低 分析信号的强度变化不再明显 本文选用提升量 为 2 2mL min 2 4 元素间的干扰 考察了金属硅中的基体及钙 镁 铁 铝 锰 铜 锌 钛 钡 硼 铬 镍 钒 13 种杂质元素的干扰 情况 结果表明 样品经硝酸 氢氟酸溶解 高氯酸 冒烟处理后 主成分硅已经被挥发除去 样液中主 要含 13 种杂质元素 但含量均相当低 对待测元 素的干扰非常小 可以通过标准溶液的匹配克服 分别测定了各元素标准溶液 1 g mL 及混合标 准工作溶液的谱线强度变化 试验结果经 t 检验 判定各待测元素间基本无干扰 2 5 方法的检出限 通过谱线扫描选择分析线 绘制标准曲线后 用空白溶液和标准溶液连续测定 计算其相对标 准偏差 取 3 倍标准偏差所对应的浓度为各元素 的检出限 本方法测得的磷的检出限为 0 02 g mL 3 样品分析 取 2 份待测样品按 1 3节样品的处理方法操 作 平行测定 6 次 测定结果见表 1 表 1 样品中磷的分析结果 Table 1 Analytical results of phosphorus in samples g g 样品编号 Sample No 本法 This method 加标量 Added 加标测定总量 Total found 回收率 Recovery 相对标准偏差 RSD 光度法 Spectrophotometry 76 4100171 997 41 2774 8 72 5100177 1102 72 3673 3 参考文献 1 黄伟坤 食品检验与分析 M 北京 中国轻工业出版社 1997 2 秦永惠 王 宏 甄建平 理化检验 化 J 2000 36 3 132 3 王 敬 理化检验 化 J 2000 36 10 455 4 谢华林 环境化学 J 2002 21 1 103 5 谢华林 食品科学 J 2002 23 2 108 Determination of phosphorus in silicon metal by ICP AES XIE Hua lin LI Li bo Hunan Building M aterials College Hengyang 421008 China Abstract A ICP AES method for the determination of phosphorus in silicon metal is described The optimum conditions for the determination is tested Under the optimum condition the detection limit of P is 0 02 g mL The recovery of the methodis in the range of 97 4 102 7 RSD is 1 27 2 36 T his method is accurate rapid and convenient It has been used to the determination of phosphorus in silicon metal with satisfactory results Key words phosphorus silicon metal ICP AES 上接第 75 页 3 3 合成样精密度试验 对一合成样中Nb2O5测定 10 次 得到Nb2O5 的平均值 wNb2O5 为 6 30 标准偏差 0 11 4 结论 纸上色层重量法测定铌矿 铌渣中五氧化二 铌 准确度较高 精密度好 能满足科研与生产的 要求 并填补了包头矿 渣中五氧化二铌分析方法 的空白 此方法能