本发明涉及一种分析化学技术，具体说，涉及一种含铁尘泥中游离二氧化硅含量的测定方法。
背景技术：
：随着含铁尘泥和含铁粉尘在烧结、高炉炼铁中的大量使用，其全铁、钙、镁、铝、钾、钠、硅等元素是常规检测项目，目前，硅的检测方法已非常成熟，但含铁尘泥和含铁粉尘中游离二氧化硅的测定尚无分析方法。技术实现要素：本发明所解决的技术问题是提供一种含铁尘泥中游离二氧化硅含量的测定方法，能够准确测定含铁尘泥和含铁粉尘中游离二氧化硅的含量。技术方案如下：一种含铁尘泥中游离二氧化硅含量的测定方法，包括：将含铁尘泥或者含铁粉尘作为样品，称取样品用盐酸、硝酸、磷酸的混合酸去除干扰元素过滤定容后的混合液，将残渣中游离二氧化硅用无水碳酸钠、硼酸组成的混合熔剂熔解，用稀酸提取熔解后的游离二氧化硅，并定容；采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定含铁尘泥中游离二氧化硅的含量。进一步，当含铁尘泥中游离二氧化硅的含量在0.005％～0.008％时，称取0.2000g样品；当含铁尘泥中游离二氧化硅的含量＞0.008％，称取0.1000g样品。进一步，将样品破碎、研磨至其粒度为120目；称取0.1000g样品于30ml的瓷坩埚中，于750℃～800℃灼烧8min～15min，以消除试样中碳对铂金坩埚的腐蚀，取下、冷却，将瓷坩埚中的样品移入250ml的烧杯中，用水润湿，加3ml～5ml盐酸、3ml～5ml硝酸和17ml～20ml磷酸，330℃±5℃加热溶解40min，取下，加入水至150ml，使溶液温度保持在50℃，充分搅拌加入10ml氟硼酸以聚合的二氧化硅分解，在50℃±2℃水浴中保温30min。进一步，取下定容后混合溶液，趁热过滤，用带有乳胶头的玻璃棒将烧杯及塑料棒上的残渣全部擦洗至漏斗上，用80℃～100℃、2％～3％碳酸钠溶液洗涤沉淀8～10次，再用80℃～100℃、2％～3％硝酸去除游离硅，洗涤沉淀4～5次，最后用水洗涤沉淀2～3次，取下，放入铂金锅中灰化，加入无水碳酸钠：硼酸＝2：1的混合熔剂1.0g、900℃～950℃熔解游离二氧化硅，用50ml盐酸溶液提取，定容于100ml容量瓶中。进一步，当游离二氧化硅含量≤2.00％时，采用1.0g混合熔剂熔解样品，定容于100ml容量瓶中；当游离二氧化硅含量2.00％～10.00％时，采用1.5g～2.5g混合熔剂熔解样品，定容于250ml容量瓶中。进一步，电感耦合等离子体原子发射光谱仪的参数设定为：功率1200w、雾化气流量0.80l/min、冷却气流量0.2l/min，采用径向测定。进一步，当含铁尘泥中游离二氧化硅的含量在0.005％～1.00％时，选择251.611nm灵敏线进行测定；当含铁尘泥中游离二氧化硅的含量＞1.00％时，采用288.158nm灵敏线进行测定。进一步，游离二氧化硅含量在0.005％～1.00％时，于5个100ml容量瓶中，分别进入5ml盐酸，再分别加入不同量的硅标准溶液，配制成系列标准溶液，以质量分数为横坐标，强度为纵坐标，绘制工作曲线；游离二氧化硅的质量分数c为二氧化硅标准溶液的浓度数值，m为试料的质量数值。进一步，游离二氧化硅含量＞1.00％时，于5个100ml容量瓶中，分别进入5ml盐酸，再分别加入不同量的硅标准溶液，配制成系列标准溶液，以质量分数为横坐标，强度为纵坐标，绘制工作曲线；游离二氧化硅的质量分数c为二氧化硅标准溶液的浓度数值，m为试料的质量数值。本发明技术效果包括：本发明能够准确测定含铁尘泥和含铁粉尘中游离二氧化硅的含量。本方法通过对仪器最佳条件选择、定量分离游离二氧化硅的条件确定、游离二氧化硅的熔解、共存元素干扰等条件试验，可以准确测定含量在≥0.001％的含铁尘泥中的游离二氧化硅，方法相对标准偏差小于2％，样品加标回收率均在95％～105％之间，方法精密度好、准确度高(因为回收率在95％～105％之间，证明方法的准确度高)。该方法快速、准确，具有一定的经济效益和显著的社会效益。具体实施方式以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。含铁尘泥中游离二氧化硅含量的测定方法，具体包括以下步骤：步骤1：将含铁尘泥或者含铁粉尘作为样品，称取样品用盐酸、硝酸、磷酸的混合酸去除干扰元素；将样品破碎、研磨至其粒度为120目；准确称取0.1000g样品于30ml的瓷坩埚中，于750℃～800℃灼烧(消除试样中碳对铂金坩埚的腐蚀)8min～15min，取下、冷却，将瓷坩埚中的样品移入250ml的烧杯中，用水润湿，加3ml～5ml盐酸(ρ1.19g/ml，浓盐酸(质量分数约37％)，分析纯)、3ml～5ml硝酸(ρ1.40g/ml、浓硝酸(质量分数约69.2％)，分析纯)和17ml～20ml磷酸(ρ1.874g/ml、浓磷酸(质量分数约85％)，分析纯)，330℃±5℃加热溶解40min，取下，加入水至150ml，使溶液温度保持在50℃左右，充分搅拌加入10ml氟硼酸(用于将聚合的二氧化硅分解)(ρ1.84g/ml、氟硼酸40％的水溶液，分析纯)，在50℃±2℃水浴中保温30min(期间搅拌2～3次)。样品量的确定：当含铁尘泥中游离二氧化硅的含量在0.005％～0.008％时，称取0.2000g样品；当含铁尘泥中游离二氧化硅的含量＞0.008％，称取0.1000g样品。样品定量的原理：由于样品中游离二氧化硅的含量≤0.008％，icp-oes仪器测定光谱强度值较低，测定误差较大；当增加样品量后，可准确测定游离二氧化硅的量；测定含铁尘泥中游离二氧化硅的含量＞0.008％，称取0.1000g样品，完全满足icp-oes仪器的准确测定。平行称取0.1000g已灼烧的含铁尘泥样品4份，其中1#样品加入20ml磷酸(ρ1.874g/ml，浓磷酸(质量分数约85％)分析纯)；2#样品加入ml盐酸(ρ1.19g/ml，浓盐酸(质量分数约37％)，分析纯)、20ml磷酸(ρ1.874g/ml，浓磷酸(质量分数约85％)分析纯)；3#样品加入5ml硝酸(ρ1.40g/ml，浓硝酸(质量分数约69.2％)，分析纯)和20ml磷酸(ρ1.874g/ml，浓磷酸(质量分数约85％)分析纯)；4#样品加入5ml盐酸(ρ1.19g/ml，浓盐酸(质量分数约37％)，分析纯)、5ml硝酸(ρ1.40g/ml，浓硝酸(质量分数约69.2％)，分析纯)和20ml磷酸(ρ1.874g/ml，浓磷酸(质量分数约85％)分析纯)加热溶解，按实验方法进行测定，结果见表1。表1：定量分离游离二氧化硅酸的影响％采用磷酸溶解样品，虽然可以溶解硅酸盐，但不能完全溶解样品中铁、钙、镁等元素，由于含铁尘泥和含铁粉尘中含有一定量的铁，采用icp-oes测定硅时，共存元素铁对硅产生正干扰，不能获得准确结果。采用盐酸+磷酸或硝酸+磷酸溶解样品，铁等元素可以被溶解、分离，但是溶解速度较慢，因此，采用盐酸+硝酸+磷酸溶解样品，既能溶解样品中的硅酸盐、铁、钙、镁等元素，溶解速度也快。由于含铁尘泥和含铁粉尘中含有一定量的二氧化硅，其中铁对采用icp-oes测定硅有干扰，因此，加入一定量的混合酸溶解样品，可以分离大量的铁；采用磷酸分解硅酸盐，定量保留游离二氧化硅；用磷酸溶解样品中的硅酸盐，盐酸、硝酸溶解样品中fe、ca、mg、al、mn、v、ni、mo、cr、ti、cu、re等部分金属元素。共存元素干扰实验：虽然在试样溶解过程中大量的铁、钙、镁等共存元素已经被分离，但仍有部分混合酸不能溶解的其它形态的铁、铝等共存元素，因此进行干扰试验。选择250.690nm和288.158nm为分析线，采用icp-oes对不同含量的硅标准溶液进行al、fe、mn、v、ni、mo、cr、ti、cu、re的干扰测定，各共存元素加入量为：fe25.00％，al20.00％，cao和mgo30.00％，re10.00％，mn3.00％，cr、ni、v1.00％，ti、mo、cu2.00％。结果见表2。表2：共存元素的影响％标液0.1001.005.0010.00测定值0.1040.975.0210.09回收率10497100101由表2结果表明，在含量相当于试样中0.100％、1.00％、5.00％和10.00％的二氧化硅标准溶液中在加入上述含量的共存元素后，测定值与标准值满足要求(回收率在95％～105％之间，满足化学分析要求)。证明共存元素fe≤25.00％，al≤20.00％，cao、mgo≤30.00％，re≤10.00％，mn≤3.00％，cr、ni、v≤1.00％，ti、mo、cu≤2.00％不干扰测定，该方法可准确测定游离二氧化硅。步骤2：过滤定容后的混合液，将残渣中游离二氧化硅用无水碳酸钠、硼酸组成的混合熔剂熔解，用稀酸提取熔解后的游离二氧化硅，并定容；取下定容后混合溶液，趁热过滤，用带有乳胶头的玻璃棒将烧杯及塑料棒上的残渣全部擦洗至漏斗上，用热(约80℃～100℃)碳酸钠溶液(2％～3％)洗涤沉淀8～10次，再用热(约80℃～100℃)硝酸(去除游离硅等杂质)(2％～3％)洗涤沉淀4～5次，最后用水洗涤沉淀2～3次，取下，放入铂金锅中灰化，加入1.0g(无水碳酸钠：硼酸＝2：1)混合熔剂(用于熔解游离二氧化硅)于900℃～950℃熔融，用50ml(1+9)盐酸溶液提取，定容于100ml容量瓶中。混合熔剂选用无水碳酸钠和硼酸混合物，按照重量比记，无水碳酸钠：硼酸＝2：1。取下残渣，过滤、洗涤，放入铂金坩埚中于马弗炉中灰化，分别加热0.8g、1.0g、1.5g、2.0g混合熔剂于900℃马弗炉中熔融，按实验方法进行测定，结果见表3。表3：定量分离游离二氧化硅酸的影响％可见，混合熔剂0.8g～2.0g均对检测结果没有影响。当游离二氧化硅含量≤2.00％时，采用1.0g混合熔剂熔解样品，定容于100ml容量瓶中；当游离二氧化硅含量2.00％～10.00％时，采用1.5g～2.5g混合熔剂熔解样品，定容于250ml容量瓶中。步骤3：采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定含铁尘泥中游离二氧化硅的含量。电感耦合等离子体原子发射光谱仪：5300dvicp-oes(美国pe公司)1、仪器测试条件用含有硅的混合标准溶液，依次进行功率、雾化气流量、冷却气流量、测定方式(轴向、径向)等的条件试验，结果表明：随着功率的增大(从1000w增至1450w)，硅的谱线强度增大，背景强度也增大；冷却气流量从0.1l/min增至0.4l/min，各元素的谱线强度无明显变化；雾化气流量从0.65l/min增至1.20l/min，其中由0.75l/min增至0.95l/min，各元素的谱线强度明显降低，而从0.95l/min增至1.20l/min，元素的谱线强度无明显变化。根据功率、雾化气流量、冷却气流量、元素性质及高低含量等因素对测定结果的综合影响程度，决定选择谱线强度大、背景低的相关数据为测试条件，选择结果为：功率1200w、雾化气流量0.80l/min、冷却气流量0.2l/min，采用径向测定。2、分析谱线的选择当含铁尘泥中游离二氧化硅的含量低(游离二氧化硅的含量在0.005％～1.00％)时，选择最灵敏线251.611nm；当含铁尘泥中游离二氧化硅的含量高(游离二氧化硅的含量＞1.00％)时，采用次灵敏线288.158nm进行测定。3、工作曲线、相关系数、方法的检出限3.1、游离二氧化硅含量在0.005％～1.00％于5个100ml容量瓶中，分别进入5ml盐酸(ρ1.19g/ml，浓盐酸(质量分数约37％)，分析纯)，再分别加入不同量的硅标准溶液(1μg/ml，1000μg/ml)，配制成系列标准溶液。相当于0.1000g试样中含游离二氧化硅质量分数为0.00％，0.005，0.01％，0.50％，1.00％，2.00％；以质量分数为横坐标，强度为纵坐标，绘制工作曲线，曲线相关系数r在0.999以上。3.2、游离二氧化硅含量＞1.00％于5个100ml容量瓶中，分别进入5ml盐酸(ρ1.19g/ml，浓盐酸(质量分数约37％)，分析纯)，再分别加入不同量的硅标准溶液(1000μg/ml)，配制成系列标准溶液。相当于0.1000g试样中含游离二氧化硅质量分数为0.00％，1.00％，5.00％，10.00％，15.00％；以质量分数为横坐标，强度为纵坐标，绘制工作曲线，曲线相关系数r在0.999以上。计算公式如下：结果计算：式中w(m)—代表游离二氧化硅的质量分数，％；c—二氧化硅标准溶液的浓度数值，μg/ml；m—试料的质量数值，g。4、精密度、准确度的测定采用含有游离二氧化硅的含铁尘泥样品按实验方法进行精密度、回收率的测定，结果见表4、表5。表4：精密度试验％表5：回收率试验％表4可知，方法的相对标准偏差为0.72％，表明该方法的精密度好，满足化学分析要求；表5可知，方法的加标回收率在95％～105％之间，说明该方法的准确度高，满足化学分析要求。实施例1将1#含铁尘泥试样破碎、研磨，使其成粒度为120目的样品。准确称取0.1000g样品于30ml的瓷坩埚中，于750℃灼烧10min，取下，将瓷坩埚中的样品移入250ml的烧杯中，用水润湿，加5ml盐酸(ρ1.19g/ml，浓盐酸(质量分数约37％)，分析纯)、5ml硝酸(ρ1.40g/ml，浓硝酸(质量分数约69.2％)，分析纯)和20ml磷酸(ρ1.874g/ml，浓磷酸(质量分数约85％)分析纯)，330℃加热溶解40min，取下，加入水至150ml，使溶液温度低于50℃左右，充分搅拌加入10ml氟硼酸(ρ1.84g/ml，氟硼酸40％的水溶液，分析纯)，在50℃水浴中保温30min(期间搅拌2次)，取下、趁热过滤，用带有乳胶头的玻璃棒将烧杯及塑料棒上的残渣全部擦洗至漏斗上，用热无水碳酸钠(2％)洗涤沉淀10次，再用热硝酸(质量分数2％)洗涤沉淀4次，最后用水洗涤沉淀3次，取下，放入铂金锅中灰化，加入1.0g混合熔剂(无水碳酸钠：硼酸＝2：1)于900℃熔融10min，用(1+9)50ml的盐酸溶液提取、定容于100ml容量瓶中，测定值即为含铁尘泥值游离二氧化硅的含量。结果见表6。实施例2将1#含铁尘泥试样破碎、研磨，使其成粒度为120目的样品。准确称取0.1000g样品于30ml的瓷坩埚中，于800℃灼烧12min，取下，将瓷坩埚中的样品移入250ml的烧杯中，用水润湿，加4ml盐酸(ρ1.19g/ml，浓盐酸(质量分数约37％)，分析纯)、5ml硝酸(ρ1.40g/ml，浓硝酸(质量分数约69.2％)，分析纯)和20ml磷酸(ρ1.874g/ml，浓磷酸(质量分数约85％)分析纯)，330℃加热溶解40min，取下，加入水至150ml，使溶液温度低于50℃左右，充分搅拌加入10ml氟硼酸(ρ1.84g/ml，氟硼酸40％的水溶液，分析纯)，在50℃水浴中保温30min(期间搅拌2次)，取下、趁热过滤，用带有乳胶头的玻璃棒将烧杯及塑料棒上的残渣全部擦洗至漏斗上，用热无水碳酸钠(2％)洗涤沉淀8次，再用热硝酸(2％)洗涤沉淀4次，最后用水洗涤沉淀3次，取下，放入铂金锅中灰化，加入1.0g混合熔剂(无水碳酸钠：硼酸＝2：1)于900℃熔融10min，用(1+9)50ml的盐酸溶液提取、定容于100ml容量瓶中，用电感耦合等离子发射光谱法测定,测定值即为含铁尘泥值游离二氧化硅的含量。测定结果见表6。实施例3将1#含铁尘泥试样破碎、研磨，使其成粒度为120目的样品。准确称取0.1000g样品于30ml的瓷坩埚中，于780℃灼烧8min，取下，将瓷坩埚中的样品移入250ml的烧杯中，用水润湿，加6ml盐酸(ρ1.19g/ml，浓盐酸(质量分数约37％)，分析纯)、4ml硝酸(ρ1.40g/ml，浓硝酸(质量分数约69.2％)，分析纯)和20ml磷酸(ρ1.874g/ml，浓磷酸(质量分数约85％)分析纯)，330℃加热溶解40min，取下，加入水至150ml，使溶液温度低于50℃左右，充分搅拌加入10ml氟硼酸(ρ1.84g/ml，氟硼酸40％的水溶液，分析纯)，在50℃水浴中保温30min(期间搅拌2次)，取下、趁热过滤，用带有乳胶头的玻璃棒将烧杯及塑料棒上的残渣全部擦洗至漏斗上，用热无水碳酸钠(2％)洗涤沉淀10次，再用热硝酸(3％)洗涤沉淀4次，最后用水洗涤沉淀2次，取下，放入铂金锅中灰化，加入1.0g混合熔剂(无水碳酸钠：硼酸＝2：1)于900℃熔融10min，用(1+9)50ml的盐酸溶液提取、定容于100ml容量瓶中，用电感耦合等离子发射光谱法测定，测定值即为含铁尘泥值游离二氧化硅的含量。测定结果见表6。表6测定结果(％)本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。当前第1页12