[發明專利]冶金物料的消解方法和檢測方法

有效

• 申請號: 201110426219.4
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102564834A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 成勇;胡金榮;袁金紅;肖軍;彭慧仙
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: G01N1/38
• 分類號: G01N1/38;G01N1/44
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 郭鴻禧;韓芳

技術領域

本發明涉及樣品的消解方法和檢測方法，更具體地講，本發明涉及冶金物料的消解方法和檢測方法。

背景技術

為了實現釩鈦礦、鐵礦等資源的綜合利用并且提高制品的品質，以及為了控制在冶煉、提釩、提鈦等生產工藝過程中引入雜質元素造成污染，需要準確地檢測出冶金物料中的各雜質元素的含量。

現有的樣品分析技術，除干法如發射光譜分析外，通常先要將樣品進行消解，制成溶液再進行測定。樣品消解是樣品粉碎后的第一個分析步驟，樣品消解的目的是將固體樣品轉換為適合于用現代的儀器分析方法或化學分析方法進行元素測定的分析溶液。因此，樣品的消解是化學分析方法中一個基本和必要的步驟，它通常是樣品分析速度、測定結果準確度的制約因素。

檢測并分析包括氧化釩、釩鐵、釩渣、鈦礦、鈦渣、鈦鐵在內的釩鈦冶金物料以及鎳鐵、三氧化二鐵、鉻鐵等鐵合金物料中的氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈮、氧化鎢、氧化鉻、氧化錫、氧化硅等難溶氧化物雜質的元素含量時，首要問題是需要實現樣品的完全消解并且盡量減少對后續待測元素的干擾，將樣品消解之后即可采用常用的檢測方法對樣品溶液進行元素含量的測定。

目前，用于釩鈦冶金物料和鐵合金類物料的消解方法主要有以下幾類：

①普通酸溶法：以某種單一或混合酸在電熱板等敞開體系中加熱至近干或蒸發冒煙的方式來消解樣品。例如，以鹽酸溶解試樣，濃縮至近干再以鹽酸溶解鹽類，定容后取上清液進行測試，多用于火焰原子吸收或ICP-OES測定磷、鐵、砷、鉀、鈉等；或者，采用硫酸或磷酸-硫酸混合酸通過加熱至冒硫酸或磷酸煙分解試樣，多用于化學法測定鐵等。

上述普通酸溶法多用于消解并檢測冶金物料樣品中的Mo、Co、Ni、Cu、Pb、Cd、As、Mn、P等常規酸可溶性氧化物，但是存在As、Pb等易揮發性元素在蒸發溶液近干或高溫冒煙操作中容易損失從而導致結果偏低，以及高沸點、高密度、高粘度的硫酸、磷酸影響ICP-OES或AAS儀器測定等缺點。特別是樣品中含有氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈮、氧化鎢、氧化鉻、氧化錫、氧化硅等難溶性氧化物雜質時，常規條件下直接以單一或混合酸溶解均無法確保樣品完全消解。

②特殊酸溶法：為了彌補普通酸溶法對于樣品中待測難溶氧化物雜質消解不完全的缺點，目前發展有兩種改進的特殊酸溶消解方式：

一是在高壓釜中加壓消解。雖然該法一定程度上提高了難溶氧化物被消解進入樣品檢測溶液的比率，但也無法完全消解樣品中難溶氧化物雜質，仍有部分樣品殘渣不能被酸有效消解，而且操作復雜，安全性差，需大量使用氫氟酸且各種酸的用量大，試劑空白本底高，酸度效應和基體效應大，對檢測儀器腐蝕作用強，嚴重影響雜質元素的分析測定。

二是在微波消解儀中以高壓密閉方式進行微波消解。雖然此法樣品基體和難溶性氧化物及其它雜質均能被消解完全，但微波消解儀的購置費用昂貴，消解罐、傳感器等易消耗材料需要經常更換且價格不菲，整機儀器的使用壽命較有限，因而使用、維護成本較高；而且，由于微波消解儀爐堂容積有限，每次最多可放置6-12個罐。因此，此法對于裝備配置簡單、樣品檢驗量較多的生產現場的一線實驗室不太適用。

③熔融消解法：直接以大劑量過氧化鈉、四硼酸鋰、碳酸鈉與硼酸混合試劑等堿金屬鹽類熔劑在馬弗爐內高溫長時間熔融樣品的火法方式進行檢測樣品的消解。此類方法可以實現將難溶性氧化物以及其它共存雜質進行充分完全的消解。但是，本領域公知的是為確保樣品基體以及共存雜質的完全消解反應，通常熔劑用量是樣品質量的10倍以上，在對熔融所得樣品熔塊進行加酸溶解、酸化處理時用酸量也相應很大，由此導致一系列干擾因素，嚴重影響AAS、ICP-OES、ICP-MS等儀器檢測方法對待測組分的測定。例如，試劑空白本底高，以及大量堿金屬影響ICP或AAS的電離平衡并且增加焰炬高度，背景噪音加大，背景等效濃度升高，均導致方法檢出下限和測量精度嚴重變差；大量熔劑還造成所制備檢測溶液中鹽類濃度過大，影響試液導入檢測儀器的傳輸和霧化效率，基體效應干擾增大，而且過高鹽類濃度甚至阻塞進樣毛細管或氣動霧化器等ICP或AAS儀器的進樣系統。因此，此類堿熔融消解方法多適用于滴定法、光度法等傳統化學分析方法。另外，樣品中可能存在鐵、鎳、鋁等單質金屬，易導致高溫下與鉑金坩堝等貴重器皿結合發生合金化反應，對器皿造成嚴重腐蝕。

綜上所述，亟需一種能夠使包含難溶氧化物的冶金物料消解完全，并能夠降低消解方法對檢測結果的干擾，快速準確地檢測樣品中的元素含量的消解方法和檢測方法。

發明內容