一种铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法、铬生产方法与流程

本发明属于铬铁合金生产技术领域，尤其涉及一种铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法、铬生产方法。

背景技术：

目前，铬作为一种重要的战略资源，广泛运用于冶金工业、耐火材料及化工工业上。其中最主要的用途是以铬铁合金的形式作为冶金工业不锈钢生产的重要原料，主要用来生产铬铁合金和金属铬，可大大增强不锈钢的硬度和抗腐蚀性，金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金，这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船，以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。铬铁矿在化学工业上主要用来生产重铬酸钠，进而制取其他铬化合物，用于颜料、纺织、电镀、制革等工业，还可制作催化剂和触媒剂等。铬铁矿是中国的短缺矿种，储量少，产量低，每年消费量的80％以上依靠进口，随着进口量的增大，在为我国国民经济的发展带来了生机，也有可能带来了有毒有害元素，污染土壤、水体、大气，影响人体健康。国家对环境保护日趋重视，对进口铬铁矿实施监测是迫在眉睫，所以控制铬铁矿石中有害元素已成为提高环境质量的主要措施之一。因此，开展铬铁矿石中各种元素包括有害元素的检测和及其方法研究是很有必要的。

铬铁矿属难熔矿种之一，目前铬铁矿的前处理技术包括碱熔法和酸熔法，碱熔法操作复杂、繁琐，时间冗长，前处理完成后样液中盐分高，对仪器的要求高，测定灵敏度不强，测定结果不够准确。但普通的酸熔法无法将铬矿溶解完全，在近几年微波消解技术应用于铬铁矿样品的前处理也越来越多，但普通的高压微波消解技术同样不能将各种铬铁矿完全溶解，在超高压条件下微波消解铬矿样品虽然也已经有研究，但无法将其存在的问题彻底解决，其原因是铬铁矿样品是较难熔的一种样品，在有一般条件是任何酸几乎都不能溶解，导致其检验周期加长，操作繁琐。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)目前铬铁矿的前处理技术操作复杂、繁琐，时间冗长，前处理完成后样液中盐分高，对仪器的要求高，测定灵敏度不强，测定结果不够准确。

(2)普通的酸熔法无法将铬矿溶解完全；普通的高压微波消解技术同样不能将各种铬铁矿完全溶解，在超高压条件下微波消解铬矿样品虽然也已经有研究，但无法将其存在的问题彻底解决。

解决以上问题及缺陷的难度为：没有带超高压微波消解技术的酸熔法是不能把铬矿完全溶解完全，出现黑渣，得不到准确的分析结果，碱熔法前处理的时间长，并且会带来高浓度的盐分，在测定时影响仪器的检出限和稳定性，在超高压的条件下，不仅需要考虑称样量的多少，消解酸的选择，消解酸的用量，消解功率和时间的选择，而且需要解决出现的沉淀白渣问题。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明具有简便、快速、准确、可靠等优点，很好的克服了铬矿溶解时出现的空白值高，基体盐类量多，熔样时间长等问题，可用于实验室大批量铬矿的检测工作，大大提高实验室人员的工作效率以及分析准确度，能进一步加大加快对进口铬铁矿有害元素的监测，同时对保护我国的自然环境和铬铁矿的贸易起着积极推动作用。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法、铬生产方法。

本发明是这样实现的，一种铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法，其特征在于，所述铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法包括：

第一步，称取0.2g的铬铁矿石试样，置于聚四氟乙烯消解罐中；

第二步，加入1.0ml水将样品混匀，加入8ml硫酸+5ml磷酸+1ml氟硼酸，加盖、套；置于转盘中，放入微波消解仪内，设置好超高压仪器参数(微波消解仪输出功率为1200w，升温程序：在保持1200w功率下由常温升至250℃时间所需时间为30min，在250℃时保持时间为40min)；开机进行微波消解；

第三步，消解完成后，待样品冷却至室温后，将样液转移至瓶中待测。

进一步，所述铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法的超高压条件：微波消解仪输出功率为800w-1200w，升温程序：在保持恒定功率下由常温升至220℃-250℃时间所需时间为20-35min，在到达温度时保持时间为25min-40min。

进一步，所述铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法的试剂的选择和定量：6ml-8ml硫酸、4ml-5.5ml磷酸和0.5ml-1.5ml氟硼酸。

进一步，所述铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法的样品称样量为0.10g-0.25g。

进一步，所述铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法的称样至消解罐后用定量0.5ml-2.5ml的去离子水润湿，并使铬铁矿的样品水珠中混匀，再加酸。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法的铬铁合金从生产方法。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法的金属铬生产方法。

表1各国进口铬铁矿本法测定值与传统法测定值的分析结果

由表1分析结果可见，各国进口的铬铁矿使用本法所得测定值与传统法测定值相吻合，进一步说明本方案的有效性。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明对于铬铁矿样品采取超高压微波消解酸熔法的前处理技术，流程为：称取一定量的铬铁矿石试样，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入一定量水将样品混匀，加入一定量的硫酸、磷酸和氟硼酸，加盖、套。置于转盘中，放入微波消解仪内，设置好超高压仪器参数，开机进行微波消解。消解完成后，待样品冷却至室温后，将样液转移至瓶中待测。仪器参数和前处理条件的优化实验使用国家标准物质编号为gsbd33001.2-94铬铁矿进行比对，标示值为：cr2o3：38.80％；fe：17.58％。

附图说明

图1是本发明实施例提供的铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法、铬生产方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的铬矿微波消解酸熔法放入前处理方法包括以下步骤：

s101：称取一定量的铬铁矿石试样，置于聚四氟乙烯消解罐中；

s102：加入一定量水将样品混匀，加入一定量的硫酸、磷酸和氟硼酸，加盖、套；置于转盘中，放入微波消解仪内，设置好超高压仪器参数，开机进行微波消解；

s103：消解完成后，待样品冷却至室温后，将样液转移至瓶中待测。

下面结合实验对本发明的技术效果作详细的描述。

本发明的前处理的技术条件包括：

(1)超高压条件：仪器为迈尔斯通微波消解仪(ethosone)，微波消解仪输出功率为800w-1200w，升温程序：在保持恒定功率下由常温升至220℃-250℃时间所需时间为20-35min，在到达温度时保持时间为25min-40min；经过实验结果的判断，选择此升温程序及输出功率最有效于铬铁矿样品的完全溶解。

表2微波消解程序溶样不同程序的实验结果

2、试剂的选择和定量：6ml-8ml硫酸、4ml-5.5ml磷酸和0.5ml-1.5ml氟硼酸，磷酸对于难溶的矿种起到非常强的溶解作用，但它的沸点低于硫酸，但容易失水析出白色沉淀，所以磷酸量过小时起不到溶解作用，量过多时会降低了溶样温度，所以需综合考虑添加适量的磷酸，选用氟硼酸替代氢氟酸是因为考虑到它们两者同样能达到溶解硅的目的，而且过量的氟硼酸对玻璃器皿及仪器的损害较小。

表3不同溶样酸以及用量不同的实验结果

3、样品量的选择：样品质量过小时，在同等消解条件下均能消解完全，但对样品没有代表性而且系统误差会增大，样品质量过大时，发现在同等消解条件下，溶解后有未溶解的黑色残渣出现，说明黑色残渣中是有未溶解的铬铁矿样品，所以溶解后的样液在上机或者化学法测定时结果会不够准确，考虑到称取的样品必须有代表性和普遍性以及与行业标准、国家标准的一致性，实验时选择样品称样量为0.10g-0.25g。

表4不同称样量的实验结果

4、称样至消解罐后必须用定量0.5ml-2.5ml的去离子水润湿，并使铬铁矿的样品水珠中混匀，然后再加酸，使得各种酸的比例达到最佳，这样消解后就能彻底的解决样液底部有大量白渣粉的问题。

表5去离子水不同润湿用量的实验结果

通过对伊朗、巴基斯坦、土耳其、阿曼、南非、巴西、马达加斯加等国家不同铬铁矿进行了超高压微波消解的前处理，以及对处理后的样液进行仪器与化学分析，均能得到满意的结果，此方法能很好地解决了铬铁矿难分解的特性，并且基体效应小，对仪器的灵敏性高，试验结果准确度高，分析周期短，可完全用于各种不同类型铬铁矿中的化学成分分析的前处理。

表6进口铬矿中砷和铅微波消解-icp法的实验结果

从表6可以看出铬矿中砷的检测结果最小是48μg/g，铅的检测结果最小是12μg/g，其灵敏性大大提高。

表7铬铁矿分析结果的准确度，单位：％

由表7分析结果可见，本法测定值与标示值及传统法测定值相吻合。

表8各种不同类别铬铁矿通过本方案测得三氧化二铬和氧化镁的结果

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。