一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方法
一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及分析测试技术领域，特别涉及到一种电感耦合等离子体发射光谱法测 定铝土矿中镓的方法。
【背景技术】
[0002] 镓在地壳中的平均含量在15XKT6,属于稀有分散元素，在自然界中分散很广，至 今尚未发现它的独立矿物，由于镓在化学和结晶化学性质上有着很大的近似性所有镓常呈 分散态进入许多含有铝土矿的成分中，镓是现代高科技的重要材料，铝土矿又是镓的一个 重要来源之一，因此建立准确测定铝土矿中微量元素镓含量的分析方法具有重要的意义。 错土矿的主要成分为错和娃，对错土矿中镓的分析测定，关键在于如何破坏错土矿中的一 水硬铝石和三水硬铝石的晶体结构，将铝土矿石彻底分解。
[0003] 常规矿石中的镓普遍使用的溶矿方式是用硝酸-盐酸-高氯酸-氢氟酸溶样，由 于铝土矿石中的主成份为一水硬铝石和三水硬铝石，硝酸-盐酸-高氯酸-氢氟酸这种溶 矿方式无法彻底破坏铝土矿矿石的晶体结构，造成样品的分解不完全。因此对于铝土矿中 镓的分析测定，采用此方法并不适宜。
[0004] YS/T575. 15-2007《铝土矿石化学分析方法第15部分三氧化二镓含量的测定罗 丹明B萃取光度法》中用氢氧化钠碱熔酸化样品后，采用罗丹明B萃取光度法测定镓，尽管 该方法对镓的测定效果好，但操作流程长，工作量大，成本高，而且实验中用到的甲苯一甲 基异丁基酮对人体和环境都会造成一定影响。
[0005] 文加波等在《电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓-酸溶和碱熔预处 理方法比较》（《岩矿测试》2011，4 (1) 481-485)-文中提出用氢氧化钠碱熔法熔矿，采用 ICP-AES测定镓的方法。该方法在处理大批量样品时，流程时间长，熔矿中使用氢氧化钠较 多，使测定溶液基体效应较大，造成空白值高，结果不稳定。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方 法，本方法干扰少，检出限低，直接酸溶样品后定容待测，操作简单快速，效率高，成本低，适 用于铝土矿中镓含量在20X1(T6~00X1(T6之间的样品的测定。
[0007] 本发明的技术方案如下： 1、一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方法，其特征在于包括如下步 骤： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿样品于聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸馏水摇 动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有润湿状铝土矿样品的烧杯中加入10. 00~12.OOmL按照一定比 例混合的浓硝酸：氢氟酸：浓硫酸的混合溶剂，然后将烧杯置于高温电热板上加热分解试 样，加热温度为350C°~ 360C°，待烧杯内的溶液冒硫酸烟3~5分钟后停止加热，将烧 杯放置冷却； 所述浓硝酸、氢氟酸、浓硫酸按照体积比5 :4 :1进行混合； 第三步，在第二步冷却后的烧杯内继续加入浓磷酸，所述浓磷酸与第二步加入浓硫酸 的体积比比值为1~6 :1，将烧杯内的溶液摇匀后继续放在高温电热板上加热进行溶解，加 热温度为360C°，并不定时摇动烧杯，待烧杯内的溶液冒磷酸烟雾3~5分钟后停止加热， 将烧杯放置冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0008] 2、根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的 方法，其特征在于：第四步中产生电感耦合等离子体发射光谱所使用仪器设备为PE公司 5300V电感耦合等离子体发射光谱。
[0009] 上述步骤中所使用仪器设备：PE公司5300V电感耦合等离子体发射光谱。
[0010] 电感耦合等离子体发射光谱法是一种借助于高频电流经感应线圈产生高频电磁 场所形成的等离子体作为光源，激发待测元素原子发射出自己特征谱线的仪器分析方法， 本发明采用电感耦合等离子体发射光谱法，该方法选择性好，灵敏度高，检出限低，抗干扰 能力强，是测定镓的合适仪器。
[0011] 经过多次试验，在处理铝土矿样品时，采用硝酸-氢氟酸-硫酸对样品进行前处 理，不溶物加入磷酸溶解后用硝酸提取样品，能够将铝土矿样品彻底分解，使样品中的镓完 全溶解出来。整个前处理过程在高温电热板上进行，反应完全后冷却用硝酸提取，定容后选 用Y作为内标元素采用电感耦合等离子体发射光谱法测定镓，取得理想结果。
[0012] 本发明的有益效果如下： 本发明减少了繁琐化学反应过程和操作流程，选择了简单有效的酸溶溶矿体系，降低 了由碱性熔剂所带来的干扰，与YS/T575. 15-2007所用的方法相比，提高了精度，节约了时 间，降低了成本，减少了实验过程给人体和环境带来的不利影响。
【具体实施方式】
[0013] 实施例1 该方式的具体步骤如下： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸 馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢 氟酸和1.OOmL浓硫酸，将烧杯置于高温电热板上加热分解试样，加热温度为350C°~ 360C°，待冒硫酸烟3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入1.OOmL浓磷酸，将烧杯内溶液摇匀后继 续放在高温电热板上加热溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯，待冒磷酸烟雾后 3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0014] 实施例2 该方式的具体步骤如下： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸 馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢氟 酸和l.OOmL浓硫酸，于高温电热板上分解式样，加热温度为350C°~360C°，待冒硫酸烟 3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入2.OOmL浓磷酸，将聚四氟乙烯烧杯内溶 液摇匀后继续放在高温电热板上溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯，待冒磷酸 烟雾后3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0015] 实施例3 该方式的具体步骤如下： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸 馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢氟 酸和l.OOmL浓硫酸，于高温电热板上分解式样，加热温度为350C°~360C°，待冒硫酸烟 3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入3.OOmL浓磷酸，将聚四氟乙烯烧杯内溶 液摇匀后继续放在高温电热板上溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯，待冒磷酸 烟雾后3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0016] 实施例4 该方式的具体步骤如下： 第一步，准确称取0. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少 量蒸馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢氟 酸和l.OOmL浓硫酸，于高温电热板上分解式样，加热温度为350C°~360C°，待冒硫酸烟 3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入4.OOmL浓磷酸，将聚四氟乙烯烧杯内溶 液摇匀后继续放在高温电热板上溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯 ，待冒磷酸 烟雾后3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4. 00~5.OOmL硝酸，并用蒸馏水冲洗烧杯内壁，控制 烧杯内溶液体积在14~15mL，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下 烧杯放置至冷却，烧杯冷却后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素 进行测定。
[0017] 实施例5 该方式的具体步骤如下： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸 馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢氟 酸和l.OOmL浓硫酸，于高温电热板上分解式样，加热温度为350C°~360C°，待冒硫酸烟 3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入5.OOmL浓磷酸，将聚四氟乙烯烧杯内溶 液摇匀后继续放在高温电热板上溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯，待冒磷酸 烟雾后3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0018] 实施例6 该方式的具体步骤如下： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸 馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢氟 酸和1.OOmL浓硫酸，于高温电热板上分解式样，待冒硫酸烟3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入6.OOmL浓磷酸，将聚四氟乙烯烧杯内溶 液摇匀后继续放在高温电热板上溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯，待冒磷酸 烟雾后3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0019] 通过七种实施方案结果比较，我们可以得出： 1.磷酸用量的选择 磷酸及其缩合产物焦磷酸、聚磷酸都是强络合剂，它的络合效果常被用来分解像铝土 矿、铬铁矿、钒钛磁铁矿等无机酸不易分解的矿物。本发明采用比重为1.7的浓磷酸。我 们选择国家一级铝土矿标准物质GBW070036(Ga含量为110XKT6)，GBW07177(Ga含量为 70Xl(T6)、GBW07180(Ga含量为26. 9X1CT6)进行磷酸用量的条件试验，实验结果见表1 : 表1.磷酸用量和GBW070036中Ga的测定结果关系
经过试验可以我们得出结论，随着磷酸的加入Ga的测定值开始与实际值接近，当磷酸 加入量为4.OOmL时测定结果与真实值一致，但是随着磷酸加入量的增大测定值与真实值 之间差距又开始拉大，我们得出最终磷酸的用量为4.OOmL时实验结果最佳。
[0020] 2.干扰因素的影响及消除 铝土矿中主要含有Al、Si、Fe、Ti等元素，经过酸溶前处理溶液中的硅在溶矿的过程中 生成SiF4挥发溢出，Ti对Ga的287. 424nm谱线有干扰，Fe对Ga的417. 206nm谱线有干 扰，而A1对Ga三条谱线均不产生干扰。最后我们选择294. 364nm谱线作为分析线，能有 效避免元素间的谱线干扰。ICP-AES中最主要的非光谱干扰就是基体效应，特别是本方法 中引入磷酸和硫酸两种比重较大的酸进入溶液所引起的基体效应对测定结果有一定影响。 为了消除基体效应，我们采用PE公司ICP-AES5300V自带的内标法软件，选择Y作为内标 物，在进样管口连接三通管，同时泵入内标溶液和待测溶液，有效的减少了基体效应带来的 影响，配制标准溶液时加入等量的磷酸和硫酸，我们选择GBW070036、GBW07177、GBW07179、 GBW07180四个铝土矿国家一级标准物质来进行加入内标物和不加内标物的准确度测试，平 行测定9次取平均值结果见表2 : 表2.加入内标物和未加内标物试样平行测定9次结果对比
由表2数据可以看出通过内标法能有效的降低基体效应带来的干扰，得到理想的实验 数据。
[0021] 3.仪器基本参数 高频发射器功率数为1000W，载气流量控制在0. 6~0. 7(L/Min)辅助气流量为0. 2L/Min，观测高度为15_，冲洗时间为15sec，积分时间为12sec，重复测定次数为3次。
[0022] 4?方法检出限 在优化的仪器测定条件下，为了测定方法的检出限，依据IUPAC推荐的方法，对样品的 空白溶液连续平行测定11次，计算出标准偏差（SD)，以3倍标准偏差计算方法的检出限为 0.14ug/g〇
[0023] 5.精密度实验 按照优化的试验方法，对4个铝土矿一级国家标准物质GBW070036、GBW07177、GBW07179、GBW07180重复测定9次，计算得相对标准偏差（RSD)见表3。从表3我们可以看 出测定结果的相对标准偏差在2. 4%~3. 9%之间，能满足实际分析的要求。
[0024] 表3?方法精密度
6.准确度实验 将GBW070036、GBW07177、GBW07179三个铝土矿一级国家标准物质平行称取三份，一份 用本发明方法进行溶解和测定，另外两份用氢氧化钠碱熔，其中一份碱熔试样采用罗丹明B萃取光度法测定镓，另一份采用电感耦合等离子体发射光谱法测定镓，将结果进行对比，结 果见表4.由表4的数据结果分析得出，本方法测定稼的结果要优于碱熔酸化后用电感耦合 等离子体发射光谱法测定结果，本方法法同经过碱熔后采用罗丹明B萃取光度法测定结果 均无明显差异。
[0025] 表4.三种方法测定结果比较
【主权项】
1. 一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方法，其特征在于包括如下步 骤： 第一步，称取0. 2000-0. 3000克铝土矿样品于聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸馏水摇 动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有润湿状铝土矿样品的烧杯中加入10. 00-12.OOmL浓硝酸、氢 氟酸、浓硫酸的混合溶剂，然后将烧杯置于高温电热板上加热分解试样，加热温度为350 C° -360C°，待烧杯内的溶液冒硫酸烟3-5分钟后停止加热，将烧杯放置冷却； 所述浓硝酸、氢氟酸、浓硫酸按照体积比5 :4 :1进行混合； 第三步，在第二步冷却后的烧杯内继续加入浓磷酸，所述浓磷酸与第二步加入浓硫酸 的体积比比值为1~6 :1，将烧杯内的溶液摇匀后继续放在高温电热板上加热进行溶解，加 热温度为360C°，并不定时摇动烧杯，待烧杯内的溶液冒磷酸烟雾3-5分钟后停止加热，将 烧杯放置冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。2. 根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方法， 其特征在于：第四步中产生电感耦合等离子体发射光谱所使用仪器设备为PE公司5300V 电感耦合等离子体发射光谱。
【专利摘要】本发明是一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方法，在处理铝土矿样品时，采用硝酸-氢氟酸-硫酸对样品进行前处理，不溶物加入磷酸溶解后用硝酸提取样品，能够将铝土矿样品彻底分解，使样品中的镓完全溶解出来；整个前处理过程在高温电热板上进行，反应完全后冷却用硝酸提取，定容后选用Y作为内标元素采用电感耦合等离子体发射光谱法测定镓，取得理想结果；本发明减少了繁琐化学反应过程和操作流程，选择了简单有效的酸溶溶矿体系，降低了由碱性熔剂所带来的干扰，与YS/T575.15-2007所用的方法相比，提高了精度，节约了时间，降低了成本，减少了实验过程给人体和环境带来的不利影响。
【IPC分类】G01N21/68
【公开号】CN104897648
【申请号】CN201510376657
【发明人】潘钢, 刘卫, 李刚, 易建春, 绍坤
【申请人】中国地质科学院矿产综合利用研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年7月1日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及分析测试技术领域，特别涉及到一种电感耦合等离子体发射光谱法测 定铝土矿中镓的方法。
【背景技术】
[0002] 镓在地壳中的平均含量在15XKT6,属于稀有分散元素，在自然界中分散很广，至 今尚未发现它的独立矿物，由于镓在化学和结晶化学性质上有着很大的近似性所有镓常呈 分散态进入许多含有铝土矿的成分中，镓是现代高科技的重要材料，铝土矿又是镓的一个 重要来源之一，因此建立准确测定铝土矿中微量元素镓含量的分析方法具有重要的意义。 错土矿的主要成分为错和娃，对错土矿中镓的分析测定，关键在于如何破坏错土矿中的一 水硬铝石和三水硬铝石的晶体结构，将铝土矿石彻底分解。
[0003] 常规矿石中的镓普遍使用的溶矿方式是用硝酸-盐酸-高氯酸-氢氟酸溶样，由 于铝土矿石中的主成份为一水硬铝石和三水硬铝石，硝酸-盐酸-高氯酸-氢氟酸这种溶 矿方式无法彻底破坏铝土矿矿石的晶体结构，造成样品的分解不完全。因此对于铝土矿中 镓的分析测定，采用此方法并不适宜。
[0004] YS/T575. 15-2007《铝土矿石化学分析方法第15部分三氧化二镓含量的测定罗 丹明B萃取光度法》中用氢氧化钠碱熔酸化样品后，采用罗丹明B萃取光度法测定镓，尽管 该方法对镓的测定效果好，但操作流程长，工作量大，成本高，而且实验中用到的甲苯一甲 基异丁基酮对人体和环境都会造成一定影响。
[0005] 文加波等在《电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓-酸溶和碱熔预处 理方法比较》（《岩矿测试》2011，4 (1) 481-485)-文中提出用氢氧化钠碱熔法熔矿，采用 ICP-AES测定镓的方法。该方法在处理大批量样品时，流程时间长，熔矿中使用氢氧化钠较 多，使测定溶液基体效应较大，造成空白值高，结果不稳定。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方 法，本方法干扰少，检出限低，直接酸溶样品后定容待测，操作简单快速，效率高，成本低，适 用于铝土矿中镓含量在20X1(T6~00X1(T6之间的样品的测定。
[0007] 本发明的技术方案如下： 1、一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方法，其特征在于包括如下步 骤： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿样品于聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸馏水摇 动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有润湿状铝土矿样品的烧杯中加入10. 00~12.OOmL按照一定比 例混合的浓硝酸：氢氟酸：浓硫酸的混合溶剂，然后将烧杯置于高温电热板上加热分解试 样，加热温度为350C°~ 360C°，待烧杯内的溶液冒硫酸烟3~5分钟后停止加热，将烧 杯放置冷却； 所述浓硝酸、氢氟酸、浓硫酸按照体积比5 :4 :1进行混合； 第三步，在第二步冷却后的烧杯内继续加入浓磷酸，所述浓磷酸与第二步加入浓硫酸 的体积比比值为1~6 :1，将烧杯内的溶液摇匀后继续放在高温电热板上加热进行溶解，加 热温度为360C°，并不定时摇动烧杯，待烧杯内的溶液冒磷酸烟雾3~5分钟后停止加热， 将烧杯放置冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0008] 2、根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的 方法，其特征在于：第四步中产生电感耦合等离子体发射光谱所使用仪器设备为PE公司 5300V电感耦合等离子体发射光谱。
[0009] 上述步骤中所使用仪器设备：PE公司5300V电感耦合等离子体发射光谱。
[0010] 电感耦合等离子体发射光谱法是一种借助于高频电流经感应线圈产生高频电磁 场所形成的等离子体作为光源，激发待测元素原子发射出自己特征谱线的仪器分析方法， 本发明采用电感耦合等离子体发射光谱法，该方法选择性好，灵敏度高，检出限低，抗干扰 能力强，是测定镓的合适仪器。
[0011] 经过多次试验，在处理铝土矿样品时，采用硝酸-氢氟酸-硫酸对样品进行前处 理，不溶物加入磷酸溶解后用硝酸提取样品，能够将铝土矿样品彻底分解，使样品中的镓完 全溶解出来。整个前处理过程在高温电热板上进行，反应完全后冷却用硝酸提取，定容后选 用Y作为内标元素采用电感耦合等离子体发射光谱法测定镓，取得理想结果。
[0012] 本发明的有益效果如下： 本发明减少了繁琐化学反应过程和操作流程，选择了简单有效的酸溶溶矿体系，降低 了由碱性熔剂所带来的干扰，与YS/T575. 15-2007所用的方法相比，提高了精度，节约了时 间，降低了成本，减少了实验过程给人体和环境带来的不利影响。
【具体实施方式】
[0013] 实施例1 该方式的具体步骤如下： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸 馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢 氟酸和1.OOmL浓硫酸，将烧杯置于高温电热板上加热分解试样，加热温度为350C°~ 360C°，待冒硫酸烟3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入1.OOmL浓磷酸，将烧杯内溶液摇匀后继 续放在高温电热板上加热溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯，待冒磷酸烟雾后 3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0014] 实施例2 该方式的具体步骤如下： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸 馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢氟 酸和l.OOmL浓硫酸，于高温电热板上分解式样，加热温度为350C°~360C°，待冒硫酸烟 3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入2.OOmL浓磷酸，将聚四氟乙烯烧杯内溶 液摇匀后继续放在高温电热板上溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯，待冒磷酸 烟雾后3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0015] 实施例3 该方式的具体步骤如下： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸 馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢氟 酸和l.OOmL浓硫酸，于高温电热板上分解式样，加热温度为350C°~360C°，待冒硫酸烟 3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入3.OOmL浓磷酸，将聚四氟乙烯烧杯内溶 液摇匀后继续放在高温电热板上溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯，待冒磷酸 烟雾后3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0016] 实施例4 该方式的具体步骤如下： 第一步，准确称取0. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少 量蒸馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢氟 酸和l.OOmL浓硫酸，于高温电热板上分解式样，加热温度为350C°~360C°，待冒硫酸烟 3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入4.OOmL浓磷酸，将聚四氟乙烯烧杯内溶 液摇匀后继续放在高温电热板上溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯 ，待冒磷酸 烟雾后3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4. 00~5.OOmL硝酸，并用蒸馏水冲洗烧杯内壁，控制 烧杯内溶液体积在14~15mL，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下 烧杯放置至冷却，烧杯冷却后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素 进行测定。
[0017] 实施例5 该方式的具体步骤如下： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸 馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢氟 酸和l.OOmL浓硫酸，于高温电热板上分解式样，加热温度为350C°~360C°，待冒硫酸烟 3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入5.OOmL浓磷酸，将聚四氟乙烯烧杯内溶 液摇匀后继续放在高温电热板上溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯，待冒磷酸 烟雾后3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0018] 实施例6 该方式的具体步骤如下： 第一步，称取〇. 2000~0. 3000克铝土矿式样于50mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸 馏水摇动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有的润湿状铝土矿样品的烧杯中加入5.OOmL浓硝酸，4.OOmL氢氟 酸和1.OOmL浓硫酸，于高温电热板上分解式样，待冒硫酸烟3~5分钟后取下冷却； 第三步，在第二步得到的冷却后的烧杯内加入6.OOmL浓磷酸，将聚四氟乙烯烧杯内溶 液摇匀后继续放在高温电热板上溶解，加热温度为360C°，期间不定时摇动烧杯，待冒磷酸 烟雾后3~5分钟取下冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。
[0019] 通过七种实施方案结果比较，我们可以得出： 1.磷酸用量的选择 磷酸及其缩合产物焦磷酸、聚磷酸都是强络合剂，它的络合效果常被用来分解像铝土 矿、铬铁矿、钒钛磁铁矿等无机酸不易分解的矿物。本发明采用比重为1.7的浓磷酸。我 们选择国家一级铝土矿标准物质GBW070036(Ga含量为110XKT6)，GBW07177(Ga含量为 70Xl(T6)、GBW07180(Ga含量为26. 9X1CT6)进行磷酸用量的条件试验，实验结果见表1 : 表1.磷酸用量和GBW070036中Ga的测定结果关系
经过试验可以我们得出结论，随着磷酸的加入Ga的测定值开始与实际值接近，当磷酸 加入量为4.OOmL时测定结果与真实值一致，但是随着磷酸加入量的增大测定值与真实值 之间差距又开始拉大，我们得出最终磷酸的用量为4.OOmL时实验结果最佳。
[0020] 2.干扰因素的影响及消除 铝土矿中主要含有Al、Si、Fe、Ti等元素，经过酸溶前处理溶液中的硅在溶矿的过程中 生成SiF4挥发溢出，Ti对Ga的287. 424nm谱线有干扰，Fe对Ga的417. 206nm谱线有干 扰，而A1对Ga三条谱线均不产生干扰。最后我们选择294. 364nm谱线作为分析线，能有 效避免元素间的谱线干扰。ICP-AES中最主要的非光谱干扰就是基体效应，特别是本方法 中引入磷酸和硫酸两种比重较大的酸进入溶液所引起的基体效应对测定结果有一定影响。 为了消除基体效应，我们采用PE公司ICP-AES5300V自带的内标法软件，选择Y作为内标 物，在进样管口连接三通管，同时泵入内标溶液和待测溶液，有效的减少了基体效应带来的 影响，配制标准溶液时加入等量的磷酸和硫酸，我们选择GBW070036、GBW07177、GBW07179、 GBW07180四个铝土矿国家一级标准物质来进行加入内标物和不加内标物的准确度测试，平 行测定9次取平均值结果见表2 : 表2.加入内标物和未加内标物试样平行测定9次结果对比
由表2数据可以看出通过内标法能有效的降低基体效应带来的干扰，得到理想的实验 数据。
[0021] 3.仪器基本参数 高频发射器功率数为1000W，载气流量控制在0. 6~0. 7(L/Min)辅助气流量为0. 2L/Min，观测高度为15_，冲洗时间为15sec，积分时间为12sec，重复测定次数为3次。
[0022] 4?方法检出限 在优化的仪器测定条件下，为了测定方法的检出限，依据IUPAC推荐的方法，对样品的 空白溶液连续平行测定11次，计算出标准偏差（SD)，以3倍标准偏差计算方法的检出限为 0.14ug/g〇
[0023] 5.精密度实验 按照优化的试验方法，对4个铝土矿一级国家标准物质GBW070036、GBW07177、GBW07179、GBW07180重复测定9次，计算得相对标准偏差（RSD)见表3。从表3我们可以看 出测定结果的相对标准偏差在2. 4%~3. 9%之间，能满足实际分析的要求。
[0024] 表3?方法精密度
6.准确度实验 将GBW070036、GBW07177、GBW07179三个铝土矿一级国家标准物质平行称取三份，一份 用本发明方法进行溶解和测定，另外两份用氢氧化钠碱熔，其中一份碱熔试样采用罗丹明B萃取光度法测定镓，另一份采用电感耦合等离子体发射光谱法测定镓，将结果进行对比，结 果见表4.由表4的数据结果分析得出，本方法测定稼的结果要优于碱熔酸化后用电感耦合 等离子体发射光谱法测定结果，本方法法同经过碱熔后采用罗丹明B萃取光度法测定结果 均无明显差异。
[0025] 表4.三种方法测定结果比较
【主权项】
1. 一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方法，其特征在于包括如下步 骤： 第一步，称取0. 2000-0. 3000克铝土矿样品于聚四氟乙烯烧杯中，加入少量蒸馏水摇 动烧杯使矿物充分润湿； 第二步，往第一步盛有润湿状铝土矿样品的烧杯中加入10. 00-12.OOmL浓硝酸、氢 氟酸、浓硫酸的混合溶剂，然后将烧杯置于高温电热板上加热分解试样，加热温度为350 C° -360C°，待烧杯内的溶液冒硫酸烟3-5分钟后停止加热，将烧杯放置冷却； 所述浓硝酸、氢氟酸、浓硫酸按照体积比5 :4 :1进行混合； 第三步，在第二步冷却后的烧杯内继续加入浓磷酸，所述浓磷酸与第二步加入浓硫酸 的体积比比值为1~6 :1，将烧杯内的溶液摇匀后继续放在高温电热板上加热进行溶解，加 热温度为360C°，并不定时摇动烧杯，待烧杯内的溶液冒磷酸烟雾3-5分钟后停止加热，将 烧杯放置冷却； 第四步，在冷却后的烧杯内加入4.OOmL~5.OOmL硝酸，并用适量蒸馏水冲洗烧杯内 壁，将烧杯放在电热板上继续加热至烧杯底部冒气泡，然后取下烧杯放置至冷却，烧杯冷却 后定容，再采用电感耦合等离子体发射光谱用Y作为内标元素进行测定。2. 根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方法， 其特征在于：第四步中产生电感耦合等离子体发射光谱所使用仪器设备为PE公司5300V 电感耦合等离子体发射光谱。
【专利摘要】本发明是一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中镓的方法，在处理铝土矿样品时，采用硝酸-氢氟酸-硫酸对样品进行前处理，不溶物加入磷酸溶解后用硝酸提取样品，能够将铝土矿样品彻底分解，使样品中的镓完全溶解出来；整个前处理过程在高温电热板上进行，反应完全后冷却用硝酸提取，定容后选用Y作为内标元素采用电感耦合等离子体发射光谱法测定镓，取得理想结果；本发明减少了繁琐化学反应过程和操作流程，选择了简单有效的酸溶溶矿体系，降低了由碱性熔剂所带来的干扰，与YS/T575.15-2007所用的方法相比，提高了精度，节约了时间，降低了成本，减少了实验过程给人体和环境带来的不利影响。
【IPC分类】G01N21/68
【公开号】CN104897648
【申请号】CN201510376657
【发明人】潘钢, 刘卫, 李刚, 易建春, 绍坤
【申请人】中国地质科学院矿产综合利用研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年7月1日
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