古丈地区大型钒矿中金属和磷含量的测定

徐洪柳，邓述培，肖立青，苏卫汉，唐玉霜，陈爱清

（1. 湖南省有色地质勘查研究院测试中心，湖南 长沙 410000；2. 中国科学院矿物学与成矿学重点实验室 中国科学院广州地球化学研究所，广东 广州 510640）

古丈地区大型钒矿中金属和磷含量的测定

徐洪柳1，邓述培1，肖立青1，苏卫汉1，唐玉霜1，陈爱清2

（1. 湖南省有色地质勘查研究院测试中心，湖南 长沙 410000；2. 中国科学院矿物学与成矿学重点实验室 中国科学院广州地球化学研究所，广东 广州 510640）

近年，探明湖南省古丈矿区存在大型钒矿，矿床夹层富含钼、镍、锰、磷等元素。试验采用电感耦合等离子发射光谱法同时测定该地区钒矿中的五氧化二钒、钼、镍、锰、磷的含量。实验证明该法既操作简单，又方便快捷，且能保证实验结果的准确性，适合该矿区的多种元素同时检测。

钒矿；金属含量；检测

0 前 言

近年，探明湖南古丈地区含五氧化二钒大型金属矿。该矿床呈层状产于黑色薄层硅质岩与炭质页岩中，主矿层有两层，平均厚度分别为7.24 m 和5.64 m，五氧化二钒平均品位分别为0.86％和0.75％，为黑色页岩型钒矿床。在本含矿岩系底部燧石岩夹炭质页岩层、下部含磷结合高炭质页岩夹极少量燧石岩中，均富含钒、钼、镍等元素，局部地区含量可达工业品位，而成为钒（钼镍）矿体。而化学分析实验室对五氧化二钒、钼、镍、锰、磷多元素的分别测试将面临手续繁琐，试剂消耗大，易污染环境，分析周期长等多种问题。本法针对该矿区黑灰质岩成矿特点，采取先用马弗炉对样品进行烘焙，去除硫、碳等杂质，使用硝酸—高氯酸—氢氟酸溶样，再用5％盐酸浸取，最后用电感耦合等离子发射光谱法（简称：ICP法）进行检测。此法体现了ICP-AES 具有灵敏度高、精密度好、线性范围宽、可同时进行多元素分析的优点［1-3］。

1 实验部分

1.1 主要仪器及试剂

GW300C型马弗炉；ICP-6300；中间梯光栅；二维阵列CID检测器。盐酸、硝酸均为分析纯；高氯酸、氢氟酸均为优级纯；水为一级水。

ICP-6300仪器的工作条件见表1。

1.2 标准溶液

镍标准溶液（1 mg/mL）：称取纯金属镍1. 000 0 g，加30 mL硝酸（1+1），加热溶解后转移至1 000 mL容量瓶中，以蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

表1 仪器工作条件

五氧化二钒标准溶液（100 μg/mL）：称取105 ℃干燥过的五氧化二钒（光谱纯）0.1 g于250 mL烧杯中，加入10 mL硫酸（1+1）溶液，加热使其完全溶解，冷却后移入1000 mL容量瓶中，以蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

锰标准溶液（100 μg/mL），磷标准溶液（100 μg/mL），钼标准溶液（100 μg/mL）均来自北京标准物质中心。

1.3 元素分析谱线的确定

谱线的选择，应遵循所选谱线灵敏度高、干扰少的原则［4］。因此首先在谱线库中查找这几种元素的多条分析线进行实验，通过比较相对强度和灵敏度，观察这些分析线的峰值、级次及干扰情况，通过背景和干扰元素校正功能确定了以下分析谱线，见表2。

表2 待测元素及谱线

1. 4 样品处理

准确称取0. 100 0 g样品于10 mL瓷坩埚中，放入马弗炉中，从低温加热到500 ℃，并恒温1 h，取出冷却到室温，用刷子扫进30 mL聚四氟乙烯坩埚中，加入1 mL高氯酸，3 mL硝酸，15 mL氢氟酸，在低温电热板上加热，直至高氯酸浓烟冒完，加入10 mL盐酸（1+1）浸取，至溶液澄清，移入100 mL容量瓶，定容，摇匀，待测。

1.5 工作曲线

根据样品中各元素的浓度范围，配制含各待测元素的混合标准溶液，并对标准溶液进行逐级稀释，配制成适宜的混合标准溶液系列，绘制工作曲线，见表3，介质均为5％盐酸。

2 实验结果与讨论

2.1 溶样

2.1.1 溶样方法

根据该矿区中的样品特点，考虑样品中含有大量的硫、碳等杂质，使用传统的硝酸—高氯酸—氢氟酸溶样难以去除大量的硫、碳等杂质，所以采取先焙烧后酸溶的方法。

2.1.2 焙烧温度

在该矿区样品中抽取1份编号为2015015078的样品，通过其他方法准确测得样品中各元素的含量，称取该样品8份，从低温分别加热到100，200，300，400，500，600，700 ℃，并恒温1 h，按以上方法进行溶样，分别测定V2O5、Ni、Mo、Mn、P的含量，试验发现，在500℃以下V2O5、Ni、Mo、Mn、P的含量都存在不同程度的偏低，500 ～ 700 ℃测定的各元素含量偏差不大，且接近真实值。从节能环保角度考虑，焙烧温度选定500 ℃，既保证了实验的准确性，又节约了能源成本，且缩短了测试分析的周期。

表3 标准溶液的配置及曲线相关系数

2.2 酸度的影响

因元素存在不同的物理性质，酸度往往影响元素在溶液中的提升量和雾化效率，进而影响元素的谱线强度，所以选择适宜的酸度很有必要［5］。为了结果的准确性，试验研究了使用不同浓度的盐酸作介质，发现在5％ ～ 15％的盐酸介质中，实验结果没有明显变化，因此实验选择5％盐酸作介质，且待测样品的介质浓度与标准溶液浓度尽量保持一致。

2.3 方法的精密度与准确度

为了考察方法的精密度情况，试验进行了精密度试验，在不同的时间内分别对3个样品进行6次重复试验，并求得标准偏差和相对标准偏差，测得结果见表4。

表4 精密度实验

由表4可知：5种元素的相对偏差控制在0.001～0.027之间，相对标准偏差均在5％以下，测试结果具有较高重现性和精密度。

为了探究实验的准确度［6］，将此随机抽取样品3用国标方法进行6次重复试验分别测定V2O5、Ni、Mo、 Mn、P的含量，求其平均值作为参照，对比本试验中样品3的最大值或最小值，算出最大相对标准偏差，所测结果见表5。

表5 样品3比对试验

由表5可知：该方法所得结果与国标方法所得结果的相对标准偏差范围在5％以内。为了进一步考察测定的准确性，采用加入回收法，结果见表6。

表6 回收试验结果 ％

实验发现：所测各元素的回收率均在90％ ～110％之间，符合实验要求。

3 结 论

为了确定实验方法，试验分别研究了样品的焙烧温度、溶液酸度、元素之间的干扰，以及实验的准确度和精确度实验，实验表明样品的6次检测结果的最大相对标准偏差均小于5％，所测各元素的回收率均在90％ ～ 110％之间。说明该法适合古丈矿区样品的V2O5、Ni、Mo、Mn、P元素的检测，并在实际操作中得以实施运用。对研究类似古丈矿区黑色页岩型钒矿床具有长远的指导意义。

［1］ 罗倩华. 等离子体发射光谱分析测定铝合金中铜镁锰铁镍锌锡铝［J］.冶金分析， 1999， 19（6）： 58.

［2］ 辛仁轩， 辛玲之. 顺序等离子体光谱技术测定煤飞灰中常量、少量和微量元素［J］. 光谱实验室，1996 ，13 （4）： 35.

［3］ 刘淑娟， 罗明标， 龚霞. ICP-AES同时测定不锈钢中的Cr， Ni， Ti［J］. 华东地质学院学报， 2000， 23（4）： 305-308.

［4］ 杨德杰， 李红， 张兴梅. ICP-AES法测定铸铁中Si、Mn、Cr、Ni的研究［J］.锅炉制造， 2005，（3）： 68-70.

［5］ 徐金玲， 李力， 王荣. ICP-AES法同时测定锂离子正极材料钴酸锂的杂质元素［J］. 矿冶工程， 2009， 29（3）： 75-77.

［6］ 刘琰， 夏阳， 牟新玉. ICP-AES法测定高纯金属镍中杂质元素［J］. 安徽冶金， 2005，（3）： 16-18.

Determ ination of M etal and Phosphorus Content in Large Vanadium Ore in Guzhang Area

XU Hongliu1， DENG Shupei1，XIAO Liqing1，SU Weihan1，TANG Yushuang1，CHEN Aiqing2
（1. Hunan Nonferrous Geological Prospecting Institute Test Center， Changsha， Hunan 410000，China；2. CAS Key Laboratory of Mineralogy and Metallogeny，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou，Guangdong 510640，China）

In recent years， there is a m ine vanadium ore survey projects through the review， proved the existence of the District large vanadium ore deposit interlayer is rich in molybdenum， nickel， manganese， phosphorus elements in Guzhang，Hunan. The determ ination of vanadium， molybdenum， nickel， manganese and phosphorus in vanadium ores by ICP method w ith wuich method was also determ ined. The experiment proves that the method is simple，convenient and accurate， and can guarantee the accuracy of the experiment results. It is suitable for the simultaneous detection of multiple elements in the m ine area.

Vanadium ore；Metal content；Test

TG115.3+3

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.053

2016-03-20

徐洪柳（1985-），女，江苏徐州人，助理工程师，研究方向：地质样品中有色金属成分的检测，手机：13787106230，E-mail：136887311@qq.com.