ICP—AES法测定高纯硅铁中Al、P、 Cu、Ni、Ca、Mg、Ti、Mn、V、Cr

前言

    钢帘线钢可用作汽车轮胎用钢，由于其特殊的用途及轧制的要求，因此对钢的各项技术指标要求苛刻。控制好作为炼钢的主要原料之一－－高纯硅铁合金中Al、Ti等微量元素的量，则对钢的质量起着至关重要的作用。

    目前对高纯硅铁中微量元素的分析，无国家标准方法。经对分析手段的反复比较，方法开发本着低成本、高效率的原则，在保证微量元素分析准确性的基础上，发挥仪器分析的优势，决定采用ICP－AES法完成高纯硅铁中微量元素的分析。

    电感耦合等离子体（简称ICP）是七十年代出现的一种新型发射光谱分析用的光源。它自被引用以来已作为基础和应用研究的一个课题，稳步地步入原子光谱分析学领域的最前沿。被很多人看作是近20年来原子光谱分析法中进展最快的一种分析技术，已在世界上很多实验室中作为各种材料的元素成份定量测定的常规手段使用。通过广泛的应用，已经证明，对多元素测定具有检出限低、精密度好、基体干扰小、动态范围宽的优点。

                                 1、 实验部份

1.1、适用范围：

    本方法适用于高纯硅铁中铝0.005-0.070%、磷0.005-0.0.050%、铜0.010-0.090%、镍0.10-0.090%、钙0.005-0.070%、镁0.0005-0.050%、钛0.010-0.140%、锰0.020-0.240%、钒0.0025-0.050%、铬0.005-0.070%的定量分析。

1.2、仪器及主要工作条件：

1.2.1 PEICP OPTIMA－3000型。

1.2.2发生器功率 1.3KW。

1.2.3观察高度 7.0mm。

1.2.4载气流量 0.6 L / min

1.3、方法检出限、方法分析下限：

   根据本实验选定的条件作全程序空白试验，按照11次空白值标准偏差的三倍计算检出限，把检出限的五倍定义为测定下限见附录（表一）。

1.4、试剂及标准溶液配制：

1.4.1硝酸（高纯试剂）（1＋1）。

1.4.2氢氟酸（高纯试剂）。

1.4.3高氯酸（高纯试剂）。

1.4.4盐酸（高纯试剂）（1＋2）。

1.4.5铁（高纯铁）。

1.4.6标准溶液配制:

    先用光谱纯或高纯试剂制备成浓度为1.0000mg / mL的各元素单一标准溶液，然后按元素的含量范围配制混合标准系列，按方法要求控制酸度。                        

1.5、试样称取量：

    试样原则上称取0.5000克。

1.6、操作步骤：

    称取试样于200mL聚四氟乙烯烧杯中，准确加入硝酸（1＋1）20.00mL，慢慢滴加氢氟酸5.00mL，分解试样，加高氯酸10.00mL，加热至冒高氯酸浓烟，并使体积浓缩至2.00mL。冷却，加入盐酸（1＋2）15.00mL，加热溶解盐类，待溶解完毕后冷却至室温，将溶液转移到100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，按选定的分析条件上机测定。

1.7、标准检量线的绘制：

    称取与试样匹配的高纯铁（本方法基体铁的称取量为0.12克）于数个聚四氟乙烯烧杯中，分别按元素含量范围配制混合标准系列，以下按2.6以后操作，测定强度，将测得强度值与已知含量的对应关系通过计算机绘制工作曲线。                                         

                                 2、 结果与讨论

2.1、酸度试验：

    考虑高纯硅铁样品的前处理为采用硝酸、氢氟酸、溶样，高氯酸冒烟至近干，再补加盐酸溶解盐类，所以仅作了高氯酸残余量及盐酸用量条件的优化选择正交试验。通过正交试验全面反映试验的实际情况，进行动态的比较，选择最佳酸度条件。通过正交试验结果表明：

    2.1.1、随着残余高氯酸、盐酸浓度的增大，Ca元素的含量有较大的变化，其它元数的含量无明显变化。

    2.1.2考虑实际操作情况，及在灵敏度足够高的情况下选择稳定性较好的酸度条件。所以本方法采用，高氯酸冒烟至近干约为2.00ml，盐酸（1＋2）15.00ml溶解盐类为最佳测定酸度。   

2.2、基体影响：

  2.2.1关于基体硅的干扰问题，本试验已做了残留硅的回收试验。

   试验数据表明，对含硅量不同的样品，用5.00mL氢氟酸挥硅残留在溶液中的硅含量甚微, 可以忽略不计。

  2.2.2测定高纯硅铁中微量元素，由于各种微量元素的量都很低，它们之间的干扰可以不加考虑，而基体铁量对各被测元素的影响则不可忽视，对此进行了试验。

    试验表明，被测溶液的铁量从0.50mg / mL增至1.50mg / mL，大多数元素的含量无明显变化而磷元素的含量明显随铁量增加而减少，因此在测定高纯硅铁时要注意基体匹配。

2.3、准确度试验：

    为了保证方法的准确度，在没有标样的情况下，我们采用在未知样品中加入一定量的待测元素的标准溶液，按本方法测定，进行加标回收试验,结果见附录（表二）。

    从表中看出，各元素的回收率均在95－105％之间，可见本方法的准确度是令人满意的。

2.4、精密度试验：

    对未知样品进行十次分别测定，结果见附录（表三）。

    从测定结果看，本方法有较好的重复性，对十元素测定均能取得满意结果。

2.5、结论：

   2.5.1由于高纯硅铁中十元素都属微量元素，来自蒸馏水、试剂中的空白是不能忽略的一部份，因此每次分析必须随同试样带空白，在计算时扣空白。

   2.5.2考虑酸度对测定强度值的影响，样品处理应保持酸度一致。

   2.5.3本方法的适应范围仅考虑适应高纯硅铁规格要求的范围，实际上检量线的线性范围还可以扩大。

   2.5.4等离子光谱仪可以用作多元素同时进行测定的分析仪器，因此采用ICP－AES法测定高纯硅铁中十种微量元素，既可以减轻劳动强度，又可以提高工作效率。从分析质量和分析周期两方面都可满足生产的需要。

                           3、参考文献

4.1、辛仁轩.电感耦合等离子体光源－－原理、 装置和应用

4.2、北京.岛津分析中心.岛津公司ICP－AES第二届用户会议论文集.1993

4.3、国家标准局.硅铁化学分析方法.GB 4333.8－84

4.4、苏均和.试验设计 .1994

                        附录：

                      （表一）

（表二）

                            （表三）