【第十届原创大赛】碱熔ICP-OES法测定铌钽钒精矿中铌、钽、钒的含量

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2017/07/14

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碱熔ICP-OES法测定铌钽钒精矿中铌、钽、钒的含量

摘要：过氧化钠熔融，盐酸浸取，ICP-OES测定精矿中铌、钽、钒含量。元素检出限5~50mg/L，分析精度高（RSD<1%》），经CRM回收实验数据与标准值吻合很好，回收率可达96~101%。方法简单易行、快速准确，可批量用于精矿中铌、钽、钒含量的测试。
关键词：熔融，浸取，ICP-OES，精矿
引言
钒、铌、钽一般被列为稀有金属，但是它们在地壳中的丰度比古代人们早已取得和利用的一般金属，如锑、汞、银、金都大，特别是钒，含量比镍、锌还大，但是它们很分散，富矿很稀少，在自然界中没有单质状态，不易从它们的化合物中分离出来，因而发现较晚。钒和铌以及钽一样，都不溶于普通酸中。作为重要的功能材料之一，广泛应用于宇航、核能、船舶汽车、电子电气、石油化工、金属加工及机械制造等军工与民用领域。本文建立了过氧化钠熔融——盐酸浸取，ICP-OES测定铅精矿中铌、钽、钒的含量的方法，方法通过优选分析谱线、仪器参数以及采取基体匹配和元素之间干扰校正等措施消除高基体效应和光谱干扰等影响，方法操作简便快捷，用有证标准物质（CRM）验证，测量值与标准参考值一致。

1 实验部分
1.1 主要仪器及试剂
高温马弗炉，锆坩埚，735ES 耦合等离子体原子发射光谱仪（美国安捷伦公司）配莱伯泰科冷水机（Labtech H150），玻璃同心雾化器和旋流雾室；Milli-Q纯水机（美国Merck公司），电子天平（精度0.1mg）

Nb，Ta，V ，In 1000μg/mL单元素标准溶液（坛墨质检标准物质中心）
过氧化钠，分析纯（天津化学试剂厂）；盐酸，优级纯（广州化学试剂厂）
1.2 仪器工作条件
ICP光谱仪工作条件：高频发射功率1.5K W，等离子气流速(Ar)15.0L/min辅助气流速（Ar）1.5 L/min，蠕动泵泵速15 r/min，观察高度15mm，雾化器压力0.7MPa，测定积分时间15 s。
待测元素波长：Nb 309.417nm,Ta 268.517nm,V 292.401nm
1.3 实验方法
称取0.1 000（精确至0.1mg）g试样于20mL锆坩埚中，加入0.6g过氧化钠盖盖混匀后，送入已升温至750°C马弗炉内熔融30分钟，取出锆坩埚放入250mL特氟龙烧杯中，迅速加入40mL100°C去离子水，30mL浓盐酸浸取60分钟，冷却后用去离子水洗出锆坩埚，转移至100mL容量瓶中，水稀释至刻度，混匀。随样做空白、质控标准样；于1.2所述ICP光谱仪器工作条件下，在等离子体原子发射光谱仪上进行测定。
2.结果与讨论
2.1 方法检出限
按照样品处理程序制备20份（每次5个，共4天）空白，测定其浓度，按照3倍标准偏差计算各元素的检出限如下表：（mg/L）

Nb			Ta			V
1	0.001292	0.0016942	1	0.0124396	0.0147054	1	-0.0016661	-0.0027797
2	0.003159	0.0022441	2	0.0101758	0.0153556	2	-0.0018836	-0.0031247
3	0.001972	0.0031078	3	0.0100228	0.0150691	3	-0.0026977	-0.0032118
4	0.0013041	0.0021183	4	0.0095642	0.0159755	4	-0.002535	-0.002921
5	0.0015245	0.0014611	5	0.0125874	0.020328	5	-0.0018639	-0.0032437
6	0.0025785	0.001545	6	0.0133656	0.021327	6	-0.0036681	-0.0034976
7	0.0013811	0.0016436	7	0.0119753	0.0207128	7	-0.0024384	-0.0032443
8	0.0016835	0.0017337	8	0.0195261	0.0191264	8	-0.0025161	-0.0037701
9	0.0017679	0.002389	9	0.0181129	0.0197898	9	-0.0016827	-0.0028943
10	0.0010118	0.0017989	10	0.0150747	0.0198725	10	-0.0011687	-0.0031043
σ	0.00057811		σ	0.003883133		σ	0.000723748
3σ	0.002		3σ	0.012		3σ	0.00217

2.2 方法准确度
选用有证标准物质（CRM）OKA-1，TAN-1，BCS-381各称取10份，按照样品处理程序处理，用ICP-OES测定其浓度，计算其回收率。

Nb
1	OKA-1	0.372	0.37	100.54%
2		0.357	0.37	96.49%
3		0.376	0.37	101.62%
4		0.365	0.37	98.65%
5		0.359	0.37	97.03%
6		0.362	0.37	97.84%
7		0.373	0.37	100.81%
8		0.361	0.37	97.57%
9		0.363	0.37	98.11%
10		0.368	0.37	99.46%

Ta
1	TAN-1	0.236	0.24	98.33%
2		0.238	0.24	99.17%
3		0.24	0.24	100.00%
4		0.239	0.24	99.58%
5		0.242	0.24	100.83%
6		0.238	0.24	99.17%
7		0.241	0.24	100.42%
8		0.239	0.24	99.58%
9		0.238	0.24	99.17%
10		0.241	0.24	100.42%

V
1	BCS 381	0.524	0.527	99.43%
2		0.526	0.527	99.81%
3		0.518	0.527	98.29%
4		0.52	0.527	98.67%
5		0.528	0.527	100.19%
6		0.524	0.527	99.43%
7		0.522	0.527	99.05%
8		0.529	0.527	100.38%
9		0.516	0.527	97.91%
10		0.523	0.527	99.24%

2.3选用有证标准物质（CRM）OKA-1，TAN-1，BCS-381各称取10份，按照样品处理程序处理，用ICP-OES测定其浓度，计算其标准偏差。

Nb		Ta		V
CRM	OKA-1	CRM	TAN-1	CRM	BCS-381
Value	0.37	Value	0.236	Value	0.527
1	0.369	1	0.235	1	0.516
2	0.345	2	0.241	2	0.521
3	0.358	3	0.246	3	0.527
4	0.359	4	0.222	4	0.512
5	0.367	5	0.235	5	0.532
6	0.366	6	0.248	6	0.525
7	0.349	7	0.237	7	0.53
8	0.365	8	0.234	8	0.524
9	0.356	9	0.228	9	0.517
10	0.371	10	0.242	10	0.509
RSD（%）	0.866987	RSD（%）	0.792745	RSD（%）	0.766014

2.4 干扰消除
采用10mg/L In（波长451.131nm）做内标消除基体对检测干扰；通过IEC实验消除元素之间的干扰影响。
3.结论
过氧化钠熔融——盐酸浸取，ICP-OES测定铌钽钒精矿中铌、钽、钒含量。元素检出限5~50mg/L，分析精度高（RSD<1%》），经CRM回收实验数据与标准值吻合很好，回收率可达96~101%。方法简单易行、快速准确，方法通过优选分析谱线、仪器参数以及采取基体匹配和元素之间干扰校正等措施消除高基体效应和光谱干扰等影响，方法操作简便快捷，用有证标准物质（CRM）验证，测量值与标准参考值一致，本方法可批量用于精矿中铌、钽、钒含量的测试。