一种电感耦合等离子光谱测定电熔氧化锆的样品处理方法
【专利摘要】本发明公开一种电感耦合等离子光谱测定电熔氧化锆的样品处理方法，称取0.1～0.5g的电熔氧化锆样品，采用高氯酸与氢氟酸的混酸溶解，与加热炉上加热，待完全溶解后，冷却，加入去离子水定容即得到处理完符合测定要求的样品；本发明解决了传统碱熔法对电感耦合等离子发射光谱测定电熔氧化锆所产生的基体效应和对炬管口的高盐效应，提高了检测结果的灵敏度，改进了精确度，测定速度快，效率高，干扰小，测试误差明显降低，成本低，污染少，尤其适用于电熔氧化锆及其相关稳定锆、脱硅锆的生产质量分析与检测。
【专利说明】
一种电感耦合等离子光谱测定电熔氧化锆的样品处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及高纯化工原料痕量元素的检测分析领域，具体是一种电感耦合等离子光谱测定电熔氧化锆的样品处理方法。
【背景技术】
[0002]电熔氧化锆是一种采用锆英砂为原料，于电熔炉内高温下分离锆和硅化学反应制得。电熔氧化锆是具有高硬度，高强度，高韧性，极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等优良物化性能的稀有金属材料。高纯电熔氧化锆已在陶瓷、耐火材料、机械、电子、光学、光纤通信、钟表饰品、航空航天、生物、化学等各种领域获得了广泛的应用。由于耐磨性较佳，机械行业常用来做为转动机构，如:轴承、轴芯等。同时，高纯电熔氧化锆因其具有良好的耐热性能，热膨胀系数高，也是一种十分重要的陶瓷色料原料，釉料原料，功能陶瓷原料和特种陶瓷原料。在其成分中影响的主要因素主要包括主次元素含量成分，颗粒的粒径大小，表面活性与比表面积等。
[0003]电熔氧化锆熔炼过程中会带入一些不必要的杂质金属元素，需要对其杂质金属元素含量进行准确分析，尤其是对放射性元素铀和钍，杂质金属元素钛、铝、铁、钙等的含量测定。电熔氧化锆因其电熔后，难于溶解于无机酸，通常采用碱熔法对样品进行化学分析测定。随着检测方法的不断更新与提高，在使用电感耦合等离子发射光谱法进行测试时，因碱熔法样品会带入大量高盐成分元素钠，在炬管口十分容易形成锥口效应，损坏炬管，增加了分析的基体效应和记忆效应，从而减短ICP的使用寿命，造成基体干扰，影响分析测试结果。
[0004]氧化锆的传统检测方式主要由化学分析方法逐步转变为X荧光衍射分析测试方法及电感耦合等离子发射光谱分析方法。在传统的分析方法及国家建材耐火材料检验中心化学分析方法中对氧化锆的处理方式通常是采用混合熔剂(Na2⑶3:HB03=2:1)于马弗炉中100tC高温熔融，盐酸脱样。此过程不仅会增加样品处理时间、操作具有危险性、热电能耗大，同时在使用电感耦合等离子体发射方法分析检测过程中会因溶液中高含量Na+的加入，而对检测分析结果造成基体效应和设备的耗损。
[0005]X荧光发射光谱法的样品处理是采用硼酸锂和偏硼酸锂于高温炉内碱熔成玻璃融片，对该玻璃融片进行测量成分含量。在测量高纯电熔氧化锆主量元素上有着相对稳定的检测结果，但是对于微量元素的检测，因低于其检出限，对该法测定的微量元素含量的准确度和重复性有了很大的影响。
[0006]化学分析方法，一般都是采用国标和行业标准的样品处理方法，但此类方法无一都避免不了采用碳酸钠与硼酸混合熔剂的碱熔方法，对杂质元素含量的测定，此方法既繁琐又耗时，且严重影响其准确度和精确度，对于连续生产作业的工作效率来说，已明显不合时宜。
[0007]氧化锆也可以采用加酸于聚四氟乙烯反应釜内高温消解的方法，但是聚四氟乙烯反应釜的壁较厚，导热很慢，一般需加热数小时，样品在停止加热后必须等到完全冷却后方能打开，总的消化周期比较长。同时在样品溶解时具有一定的危险性，操作不慎，易给操作人员和生产设备带来安全隐患和损坏。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种电感耦合等离子光谱测定电熔氧化锆的样品处理方法，该方法弥补了目前对氧化锆样品处理的缺陷，便于控制待检测溶液的酸度，使溶液基体比较简单，易获得高纯度的酸解液，不至于引入更多的干扰成分，有效降低试样中的总固体溶解量，能够在避免加入高盐离子的情况下使样品溶解澄清，达到电感耦合等离子发射光谱仪分析测试的条件需求。
[0009 ]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种电感耦合等离子光谱测定电熔氧化锆的样品处理方法，包含以下步骤:
51、随机取样，采用四分法得到电熔氧化锆样品;保证取样的均匀性；
52、研磨电熔氧化锆样品至180?200目；提高样品的细度，有助于样品的溶解；
53、将研磨后的电熔氧化锆样品在105°C?110 °C条件下烘干，并置于真空干燥器中冷却干燥至室温;烘干的目的是为了除去粉体表面吸附的水分；
54、在酸洗洁净干燥的容器中称量电熔氧化锆样品0.1?0.5g;保证样品的洁净；
55、在容器内的电熔氧化锆样品表面滴加0.5?2.5mL去离子水润湿;使样品表面均匀分散；
56、加入0.5?15mL高氯酸，摇匀;再加入20?30 mL氢氟酸，置于电加热板上加热，使溶液保持在不沸腾状态下蒸发出高氯酸烟，直至蒸发结束；
57、加入5?25mL盐酸，置于电加热板上30?45°C加热5?1min;将热溶的锆系样品与盐酸混合形成稳定的便于测试分析的酸解液；
58、加入15?25mL去离子水，40?80°C加热20?40min，使容器内样品完全溶解，溶液澄清透明；在高温条件下稀释酸解液以保证酸解液酸度和不会析出结晶；
59、将澄清溶液转移至容量瓶内稀释后定容，即得到满足电感耦合等离子发射光谱仪分析测试条件的试样溶液；
所述步骤S6中的高氯酸为70?72%的优级纯高氯酸，氢氟酸为38?40%的优级纯氢氟酸，步骤S7中盐酸为MOS级1+1盐酸溶液。
[0010]进一步的，所述去离子水的电阻率为18.2ΜΩ.cm。
[0011 ]进一步的，所述容器为铂金皿，PTFE杯或铂金坩祸。
[0012]本发明的有益效果是，采用高氯酸、氢氟酸组成的混酸能够提高电熔氧化锆的溶解进度，混酸分解后形成易溶于盐酸溶液的中间产物，可通过加热将多余的酸蒸发掉，降低干扰金属离子含量，同时加速样品中微量元素的溶解，便于控制待检测溶液的酸度，使溶液基体比较简单，易获得高纯度的酸解液，易于操作，不至于引入更多的干扰成分;该方法简便，快速，设备简单，缩短样品处理反应时间，处理样品数量大，安全可靠、能耗少、成本低，适用于工业化大生产的多批量检测。
【具体实施方式】
[0013]实施例一
本发明提供一种电感耦合等离子光谱测定电熔氧化锆的样品处理方法，包含以下步骤:
51、随机取样，采用四分法得到高纯电熔氧化锆球料样品；
52、将电熔氧化锆球料移置于洁净的玛瑙研磨中研磨至粒度180?200目；
53、四分法取研磨后的粉体样品，在105°C?110°C条件下保持Ih烘干，再置于真空干燥器中冷却干燥至室温；
54、在酸洗洁净干燥的珀金皿中称量电熔氧化锆样品0.lg，并转移至通风橱内；
55、在珀金皿中电熔氧化锆样品表面滴加0.5?2.5mL去离子水润湿；
56、加入0.5?1.0 mL高氯酸，所述高氯酸为70?72%的优级纯高氯酸，摇匀;再加入10?20 mL氢氟酸，所述氢氟酸为38?40%的优级纯氢氟酸，置于电加热板上加热，电加热板温度设在30?45°C，加热15?35min，使溶液保持在不沸腾状态下蒸发出高氯酸烟，直至蒸发结束铂金皿底部析出白色晶体的半湿润状态;反应停止后，于通风橱内，冷却10?15min至室温；
57、加入5?10mL盐酸，盐酸为MOS级1+1盐酸溶液，摇匀后置于电加热板上30?45°C加热5?1min;
58、加入15?25mL去离子水，40?80°C加热20?40min，使容器内样品完全溶解，溶液澄清透明；
59、将澄清溶液转移至50mL容量瓶内稀释后定容，即得到满足电感耦合等离子发射光谱仪分析测试条件的试样溶液；
步骤S5、S8中的去离子水的电阻率为18.2ΜΩ _cm。
[0014]实施例二
51、随机取样，采用四分法得到高纯电熔氧化锆球料样品；
52、将电熔氧化锆球料移置于洁净的玛瑙研磨中研磨至粒度180?200目；
53、四分法取研磨后的粉体样品，在105°C条件下保持Ih烘干，再置于真空干燥器中冷却干燥至室温；
54、在酸洗洁净干燥的PTFE杯中称量电熔氧化锆样品0.5g，并转移至通风橱内；
55、在PTFE杯中电熔氧化锆样品表面滴加0.5?2.5mL去离子水润湿；
56、加入0.5?2.0mL高氯酸，所述高氯酸为70?72%的优级纯高氯酸，摇匀;再加入15?25 mL氢氟酸，所述氢氟酸为38?40%的优级纯氢氟酸，置于电加热板上加热，电加热板温度设在35?50°C，加热15?35min，使溶液保持在不沸腾状态下蒸发出高氯酸烟，直至蒸发结束铂金皿底部析出白色晶体的半湿润状态;反应停止后，于通风橱内，冷却10?15min至室温；
57、加入2?5mL盐酸，盐酸为MOS级1+1盐酸溶液，摇匀后置于电加热板上30?45°C加热5?1min;
58、加入15?25mL去离子水，30?60°C加热15?30min，使容器内样品完全溶解，溶液澄清透明；
59、将澄清溶液转移至100mL容量瓶内稀释后定容，即得到满足电感耦合等离子发射光谱仪分析测试条件的试样溶液；
步骤S5、S8中的去离子水的电阻率为18.2ΜΩ _cm。
[0015]实施例三 51、随机取样，采用四分法得到高纯电熔氧化锆球料样品；
52、将电熔氧化锆球料移置于洁净的玛瑙研磨中研磨至粒度180?200目；
53、四分法取研磨后的粉体样品，在110°C条件下保持Ih烘干，再置于真空干燥器中冷却干燥至室温；
54、在酸洗洁净干燥的PTFE杯中称量电熔氧化锆样品0.15g，并转移至通风橱内；
55、在PTFE杯中电熔氧化锆样品表面滴加I?2mL去离子水润湿；
56、加入0.5?1.0 mL高氯酸，所述高氯酸为70?72%的优级纯高氯酸，摇匀;再加入10?20 mL氢氟酸，所述氢氟酸为38?40%的优级纯氢氟酸，置于电加热板上加热，电加热板温度设在30?45°C，加热15?35min，使溶液保持在不沸腾状态下蒸发出高氯酸烟，直至蒸发结束铂金皿底部析出白色晶体的半湿润状态;反应停止后，于通风橱内，冷却10?15min至室温；
57、加入5?10mL盐酸，盐酸为MOS级1+1盐酸溶液，摇匀后置于电加热板上30?45°C加热5?1min;
58、加入15?25mL去离子水，40?70°C加热20?40min，使溶液保持不沸腾状态下蒸发至白烟冒净，使容器内样品完全溶解，溶液澄清透明；
59、将澄清溶液转移至50mL容量瓶内稀释后定容，即得到满足电感耦合等离子发射光谱分析测试条件的试样溶液；
步骤S5、S8中的去离子水的电阻率为18.2ΜΩ _cm。
[0016]实施例四
51、随机取样，采用四分法得到高纯电熔氧化锆球料样品；
52、将电熔氧化锆球料移置于洁净的玛瑙研磨中研磨至粒度180?200目；
53、四分法取研磨后的粉体样品，在105°C?110°C条件下保持Ih烘干，再置于真空干燥器中冷却干燥至室温；
54、在酸洗洁净干燥的珀金皿中称量电熔氧化锆样品0.35g，并转移至通风橱内；
55、在珀金皿中电熔氧化锆样品表面滴加I?2mL去离子水润湿；
56、加入15mL高氯酸，所述高氯酸为70?72%的优级纯高氯酸，摇匀;再加入15 mL氢氟酸，所述氢氟酸为38?40%的优级纯氢氟酸，置于电加热板上加热，电加热板温度设在30?60°C，加热20min，使溶液保持在不沸腾状态下蒸发出高氯酸烟，直至蒸发结束铂金皿底部析出白色晶体的半湿润状态;反应停止后，于通风橱内，冷却10?15min至室温；
57、加入10mL盐酸，盐酸为MOS级1+1盐酸溶液，摇匀后置于电加热板上30?45°C加热5?1min;
58、加入20mL去离子水，40?80°C加热20?40min，使容器内样品完全溶解，溶液澄清透明；
59、将澄清溶液转移至100mL容量瓶内稀释后定容，即得到满足电感耦合等离子发射光谱分析测试条件的试样溶液；
步骤S5、S8中的去离子水的电阻率为18.2ΜΩ _cm。
[0017]上述实施例中，电热板采用武汉格莱莫检测设备有限公司DB-3A数显不锈钢电热板;铂金皿采用上海派朗德贵金属有限公司95%铂金皿;PTFE杯采用深圳市全达塑胶制品有限公司PTFE杯。
[0018]本发明有效降低高盐离子Na+的引入，溶液速度快，去除过酸效率高，降低基体效应，减少锆基体谱线的背景干扰和谱峰重叠的影响;拓展了溶样容器使用范围的同时，保证了溶液中待测微量离子浓度的纯度，不仅省去了碱熔法中碳酸盐和硼酸盐类的熔样时间，而且提高了待测产品检验的样品量和准确度;解决了电熔氧化锆系中稳定锆的样品溶样方法，因稳定锆的稳定性，采用此法可以有利于对不同掺杂类稳定锆的杂质元素的含量测定，尤其是对不同稳定锆中掺杂元素的摩尔含量的准确度有了更准确的测定，提高了产品的检测分析时间和效率，对该系列产品的生产制备有着至关重要的帮助作用；同时也解决了电熔氧化锆系列中脱硅锆的痕量分析检测，提高了对该系列产品的检测准确度和效率，在降低炬管口高盐效应的同时，还对电熔氧化锆系列中的脱硅锆类产品的电感耦合等离子发射光谱仪分析检测提供了崭新的检测路径。
[0019]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制;任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种电感耦合等离子光谱测定电熔氧化锆的样品处理方法，其特征在于，包含以下步骤: 51、随机取样，采用四分法得到电熔氧化锆样品； 52、研磨电熔氧化锆样品至180?200目； 53、将研磨后的电熔氧化锆样品在105°C?110 °C条件下烘干，并置于真空干燥器中冷却干燥至室温； 54、在酸洗洁净干燥的容器中称量电熔氧化锆样品0.1?0.5g; 55、在容器内的电熔氧化锆样品表面滴加0.5?2.5mL去离子水润湿； 56、加入0.5?15mL高氯酸，摇匀;再加入20?30 mL氢氟酸，置于电加热板上加热，使溶液保持在不沸腾状态下蒸发出高氯酸烟，直至蒸发结束； 57、加入5?25mL盐酸，置于电加热板上30?45°C加热5?1min; 58、加入15?25mL去离子水，40?80°C加热20?40min，使容器内样品完全溶解，溶液澄清透明； 59、将澄清溶液转移至容量瓶内稀释后定容，即得到满足电感耦合等离子发射光谱仪分析测试条件的试样溶液； 所述步骤S6中的高氯酸为70?72%的优级纯高氯酸，步骤S7中氢氟酸为38?40%的优级纯氢氟酸，步骤S8中盐酸为MOS级1+1盐酸溶液。2.根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子光谱测定电熔氧化锆的样品处理方法，其特征在于，所述去离子水的电阻率为18.2ΜΩ _cm。3.根据权利要求1或2所述的一种电感耦合等离子光谱测定电熔氧化锆的样品处理方法，其特征在于，所述容器为铂金皿，PTFE杯或铂金坩祸。
【文档编号】G01N21/71GK106092685SQ201610412400
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月12日 公开号201610412400.2, CN 106092685 A, CN 106092685A, CN 201610412400, CN-A-106092685, CN106092685 A, CN106092685A, CN201610412400, CN201610412400.2
【发明人】彭寿, 严回, 李建梅, 董树人, 王永和
【申请人】蚌埠中恒新材料科技有限责任公司, 安徽中创电子信息材料有限公司