原子吸收光谱法测定萤石中氧化铝
萤石又称氟石，是我国大宗矿产品，在钢铁工业中主要用于转炉或电炉炼钢的造渣。它是制造氢氟酸和其它各种氟化物的基本原料，也是玻璃制造工业上制造隔音和光学玻璃及制造焊药的原料之一。萤石的主要成分为氟化钙，其含量约85%，其余是碳酸盐、硫酸盐等。近年来，用户对萤石质量提出进一步要求，需检测金属氧化物。我国萤石中金属氧化物组成主要是A12O3和Fe2O3，其它金属氧化物含量极低，可忽略不计，因此可测定萤石中Al2O3和Fe2O3来计算金属氧化物含量。传统方法测萤石中A12O3和Fe2O3是将用氢氟酸挥散二氧化硅后的残渣，用混合溶剂熔融，在制备的溶液中加氨水提出铁铝沉淀。然后将沉淀溶于盐酸中，当pH值1～3时，以磺基水杨酸为指示剂，用EDTA标准溶液滴定铁，然后调节至pH4.5，加过量EDTA标准溶液，以PAN为指示剂，用硫酸铜标准溶液回滴过量的EDTA，测定铝，这种方法操用过程复杂、冗长、效率较低。本文采用笑气一乙炔焰原子吸收光谱法测定萤石中的氧化铝。经实践表明：方法准确可靠、操作简便、易于执行。
一、试验
（一）仪器与试剂
PU9000原子吸收分光度计
钙溶液：称取8.000g基准级碳酸钙、溶于20mL盐酸（1＋1)中，并用水稀释定容到100mL，混匀。
铝标准溶液：（1.000g/L），国家标准物质。用时将溶液稀释成1mL含100ug铝的工作标准。
（二）仪器测定条件
分析线Al 309.3nm；灯电流8.0mA；带宽0.5nm；观察高度7mm；空气压力0.21MPa；笑气压力0.28 MPa；乙炔流量4.1 L/min。
（三）实验方法
称取0.5 g试样，准确至0.0001g，将试样置于铂皿中，加入5mL氢氟酸，取下冷却置于电热板上低温加热，缓缓蒸发至近干，取下冷却。加入2ml，高氯酸，加热冒浓白烟至近干，取下冷却。加入0.3g硼酸，6mL盐酸(1＋1)及少量水，加热使样品溶解。取下，冷却。将溶液移入50ml,容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。将原子吸收分光光度仪波长设置在分析线A1309.3nm处。先点燃空气一乙炔火焰，然后按“select N20”键，仪器自动切换到笑气－乙炔火焰，调节气体流量，至形成红色的含有部分空气的笑气一乙炔富燃火焰。测量铝吸光度，在标准曲线上查出相应的铝浓度。
（四）标准曲线的绘制
移取0.00，2.50，5.00，7.50，10.00，12. 50mL铝工作标准，分别置于一组50ml,容量瓶中，加入6mL盐酸（1＋1）、8ml钙溶液，0.3g硼酸，溶解后用水稀释至刻度，混匀。按以上步骤测量吸光度。以吸光度为纵坐标，铝浓度为横坐标绘制标准曲线，如图1所示。
图1 标准曲线
（五）分析结果
分析结果的计算，按下式计算氧化铝的质量百分含量：
A12O3％＝［（C1一C2）×V×10－6］÷m×1.889×100
式中：C1为校准曲线上查得的试样溶液中铝的浓度，ug/mL；C2为校准曲线上查得的试样空白溶液中铝的浓度ug/mL；V为测试溶液的体积，mL；m为试样量，g;1.889为铝换算为氧化铝的系数。
二、结果与讨论
（一）干扰试验
试验样品溶液的酸度、硼酸浓度及基体钙对测定的影响，结果见表1、表2、表3。由试验可知，8%以下的盐酸对测定没影响，但未加盐酸的溶液略显湿浊。硼酸对铝测定有增感效应。当标准系列溶液中不加钙作基体匹配时，铝的吸光度偏低，而当溶液中加人2mL至10mL钙溶液时（8mL碳酸钙中钙的含量相当于0.5g氟石样品中钙的含量），铝的吸光度保持稳定。因此，本方法选择6%的盐酸酸度，在配制标准溶液系列时加入与试样相匹配的硼酸和基体钙。对于共存微量杂质元素，Si在前处理过程中已经去除，试样中可能含有的其它元素，如35ug/mL以下Fe；50 ug/mL以下Pb,Zn、Cu、Cd、Mn；30ug/mL以下K、Na；40ug/mL以下Mg等对测定铝均没有影响。
表1 盐酸酸度对测定铝的影响
盐酸/% | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 |
吸光度/A | 0.110 | 0.109 | 0.110 | 0.110 | 0.109 |
表2 硼酸对测定铝的影响
硼酸/g | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
吸光度/A | 0.128 | 0.132 | 0.132 | 0.136 | 0.137 | 0.135 |
表3 基体钙对测定铝的影响
碳酸钙/mL | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
吸光度/A | 0.128 | 0.132 | 0.132 | 0.136 | 0.137 | 0.135 |
（二）溶样试验
选择二氧化硅含量分别为3.5%、0.7％的两个样品，采用氢氟酸处理和不经氢氟酸处理两种溶样方法测定铝含量，测定结果列于表4，由表可知，含二氧化硅3.5%的样品，未经氢氟处理所测得的氧化铝的结果偏低。这表明不用氢氟酸处理可能溶样不完全。
表4 不同溶样方法所测得的氧化铝的影响
样品编号 | 经HF处理 | 未经HF处理 | ||
1#（含SiO23.5%） | 0.183 | 0.177 | 0.130 | 0.134 |
2#（含SiO20.7% | 0.085 | 0.087 | 0.085 | 0.086 |
（三）精度
对两个萤石样品进行11次分析测试，精密度试验的结果列于表5。
表5 精密度试验
样品编号 | 1# | 2# |
11次氧化铝含量测定结果/% | 0.181 | 0.086 |
0.169 | 0.088 | |
0.173 | 0.083 | |
0.177 | 0.087 | |
0.172 | 0.086 | |
0.183 | 0.089 | |
0.173 | 0.085 | |
0.185 | 0.084 | |
0.168 | 0.086 | |
0.184 | 0.090 | |
0.168 | 0.083 | |
平均值/% | 0.176 | 0.086 |
相对标准偏差/% | 3.6 | 2.2 |
（四）回收率
选取两个试样，每个试样分别加入三个不同量的铝标准溶液作回收试验，回收结果列于表6。
表6 方法的回收率试验
样品编号 | 试样含量/ug·mL－1 | 标准加入量/ ug·mL－1 | 测得值/ ug·mL－1 | 回收率/% |
9.18 | 5.00 | 14.0 | 96 | |
1# | 9.18 | 10.0 | 19.7 | 105 |
9.18 | 15.0 | 24.7 | 103 | |
4.49 | 5.00 | 9.76 | 105 | |
2# | 4.49 | 10.0 | 14.4 | 99 |
4.49 | 15.0 | 20.0 | 103 |
三、结论
用笑气一乙炔火焰测定萤石中氧化铝，准确度、精密度均达到检验要求。与传统测定方法相比，具有操作简便、速度快、准确可靠等优点。硼酸和基体钙对测定氧化铝有影响，建立标准曲线的铝的标准溶液中需加入与试样相匹配的硼酸和基体钙。可能存在的其它共存微量元素不干扰测定。本法为萤石中氧化铝的检验提供了一个准确而简便易行的测量方法。
