矿石组分中五氧化二磷分析方法的选择与评价

张秀丽

(新疆有色金属研究所乌鲁木齐830000)

矿石组分中五氧化二磷分析方法的选择与评价

张秀丽

(新疆有色金属研究所乌鲁木齐830000)

本文通过对比现行国标和行业标准中，有关矿石组分中磷的分析检测方法，结合实验室分析活动中的实际状况，对现行的主流的四种测试方法进行评价，分析其适用情况，对其优缺点和应用方向进行阐述。

矿石五氧化二磷分析方法适用情况评述

1 前言

自然界中含磷的矿石种类较多，从分析测试的角度来看，主要有磷矿石、铁矿石、锰矿石、铬矿石、稀有矿、稀土矿和硅酸盐矿，而磷的分析方法也很多，根据1995年地质出版社出版的《磷矿石分析》一书的介绍就有：磷钼酸喹啉容量法；磷钼酸喹啉重量法；不预经溶矿快速磷钼酸铵容量法；酸溶磷钼酸铵容量法；铋盐EDTA容量法；磷钒钼黄比色法；快速磷钼蓝比色法；发射光谱法；X射线荧光光谱法共九种方法。

进入21世纪以来，含磷矿石样品的检测，按照国标的方法，一般趋向于选择酸碱滴定、分光光度法、X射线荧光光谱法和电感耦合等离子体原子发射光谱法四种方法，可以认为ICP－AES（电感耦合等离子体原子发射光谱法）和XRF（X-射线荧光光谱法）已成为当今矿石化学多元素分析的基本手段。

2 现行国标∕行业标准方法

3 分析方法评述

分析方法一般是按照方法的适应性进行选择：品位较高的，性质相对稳定的磷矿石采用酸碱滴定的方法；分光光度法的适用范围较广，尤其是磷钼蓝分光光度法是应用最广的一种方法；电感耦合等离子体原子发射光谱法和X-射线荧光光谱法，则主要是在进行稀有、稀土和黑色金属矿石的化学多元素分析中测定磷含量时采用。

3.1 磷钼酸喹啉法（国标）

测定磷矿石中的磷含量，目前大都选用准确度较高的磷钼酸喹啉法。该方法又分为重量法和容量法，重量法为仲裁法，容量法则主要用于日常生产的控制分析。

3.1.1 磷钼酸喹啉重量法

采用碱法（氢氧化钠）或者是酸法（王水）分解样品，加热蒸煮，加盐酸（或者将二氧化氮赶尽）调至酸性。在酸性介质中，正磷酸根与喹钼柠酮沉淀剂反应生成黄色磷钼酸喹啉沉淀，经过滤、洗涤、干燥和称量所得沉淀，根据沉淀质量换算出五氧化二磷的含量。

磷钼酸喹啉重量法适用于常量组分的测定,有时也可以用于低含量组份的测定,该法适用范围广，准确度极高,常用于仲裁分析。

但该法与后面所提到的容量法和分光光度法相比,对操作条件要求较严,操作繁琐,耗时较长,故该法难以适应中间控制生产的需要。

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3.1.2 磷钼酸喹啉容量法

样品分解的方法与重量法一样，在酸性介质中，正磷酸根与喹钼柠酮沉淀剂反应生成黄色磷钼酸喹啉沉淀，经过滤、洗涤后，将沉淀溶解于碱标准滴定溶液中，然后用酸标准滴定溶液滴定过量的碱，即可求出五氧化二磷含量。

磷钼酸喹啉容量法在我国多用于肥料分析,其适用范围与重量法一致,其精密度、准确度同样较高。磷钼酸喹啉沉淀组成与理论值一致,不会产生滴定值偏高的现象。而在滴定时,游离的喹啉是非常弱的碱,不会参与酸碱反应,pH突跃大,终点明显,准确度较高。该法与重量法相比,经济、实惠、简单、快速且易于掌握,对于日常生产来讲是一种理想的传统分析方法。

3.2 分光光度法

分光光度法常用的方法有磷钼蓝分光光度法和磷钒钼黄分光光度法。

3.2.1 磷钒钼黄分光光度法

表1

在体积分数为5%～8%的硝酸溶液中，磷酸根离子与钒酸铵和钼酸铵生成可溶性的磷钒钼酸黄色络合物，在分光光度计波长420nm处测量其吸光度。

本法适用于矿石中各种含量磷的测定，微量磷也可用正戊醇、异戊醇和乙酸乙酯等将黄色络合物萃取至有机相中，进行吸光度测定。

3.2.2 磷钼蓝分光光度法

在酸性溶液中，用过硫酸钾作分解剂，将聚磷酸盐和有机磷转化成正磷酸盐。正磷酸盐与钼酸铵反应生产黄色的磷钼杂多酸，再用抗坏血酸还原成磷钼蓝，于710nm最大吸收波长处用分光光度法测定。

该法显色条件范围比较宽，易于掌握，有较高的灵敏度和稳定性，适用于各种矿石及钢铁合金中磷的测定。

3.3 电感耦合等离子体发射光谱法

ICP-AES法进行化学多元素的测试时，前处理的方法可分为碱熔融与酸分解法两类,碱熔法因加入碱类试剂对ICP-AES测定碱金属有一定影响,酸溶法通常采用盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸分解样品,采用盐酸、硝酸分解，氢氟酸除硅，高氯酸除氟即可，处理后的溶液清亮，可免除过滤，样品分解无残渣。试样溶液由载气导入电感耦合等离子体原子发射光谱进行测定。

ICP-AES是当今地质、材料主、次、痕量多元素分析最强有力的技术方法之一。它对主元素的分析精度虽稍逊于XRF，对痕量元素的灵敏度不如ICPMS，但对各类样品和主、次、痕量宽范围的适应能力使它在地质材料分析中具有广泛应用价值。

3.4 X-射线荧光光谱法

粉末样品用合适的熔剂熔融，以消除试样的矿物效应和颗粒效应，并熔铸成适合X射线荧光光谱仪测量形状的玻璃片。测量玻璃片中待测元素特征谱线的荧光X射线强度，根据校准曲线或方程式来分析，且进行元素间干扰效应校正，以获得待测元素的含量。

该方法的制样过程复杂，适用范围受限，应用不多。杨丽萍等采用压片制样方法分析了磷矿石中的6个主、次元素，并与经典化学方法相对照，证明了压片制样分析磷矿石也能得到相当准确结果。这就表明，对于磷矿石的主次组分测定，直接压片制样也是可行的，这使XRF技术简便、经济、不使用任何化学试剂、从而可以避免化学污染的优势得到充分发挥。而这也正是当今的科学发展观和环境理念所需要的。

4 结论

⑴磷钼酸喹啉法和分光光度法在磷的分析测试中，依然发挥着无可替代的重要作用，现行的磷的国家标准分析方法和最新的《岩石矿物分析》专著中仍然是以这两种测试方法为主。

⑵磷钼蓝分光光度法和磷钼酸喹啉容量法，由于其适用范围广，准确度较高，并且易于掌握，在矿山、冶金企业和科研院所中被广泛使用。

⑶我国各类矿产资源的开发，将以开发利用伴生组分复杂、中低品位的资源为主，资源的综合利用和环境保护将成为最重要的技术问题，因此以ICPAES和XRF为主的现代多元素同时分析的方法，已经在地质矿产行业分析中被广泛使用。

［1］王祎亚，等.磷矿石分析方法评述，冶金分析，2013.33（4）：26-34.

［2］GB/T14506.9-2010硅酸盐岩石化学分析方法第9部分：五氧化二磷量测定.

［3］GB/T24519-2009锰矿石镁、铝、硅、磷、硫、钾、钙、钛、锰、铁、镍、铜、锌、钡和铅含量的测定波长色散X射线荧光光谱法.

［4］GBT24197-2009锰矿石铁、硅、铝、钙、钡、镁、钾、铜、镍、锌、磷、钴、铬、钒、砷、铅和钛含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法.

［5］GB/T1515-2002锰矿石磷含量的测定磷钼蓝分光光度法.

［6］GB/T1871.1-1995磷矿石和磷精矿中五氧化二磷含量的测定磷钼酸喹啉重量法和容量法.

［7］GB/T3885.7-1983锂辉石、锂云母精矿化学分析方法钼蓝光度法测定五氧化二磷量.

［8］GB/T6730.18-2006铁矿石磷含量的测定乙酸丁酯萃取-钼蓝光度法测定磷量.

［9］GB/T6730.63-2006铁矿石铝、钙、镁、锰、磷、硅和钛含量的测定电感耦合等离子体发射光谱法.

［10］GB/T12690.10-2003稀土金属及其氧化物中非稀土杂质化学分析方法磷量的测定钼蓝分光光度法.

［11］GB/T15076.7-1994钽铌化学分析方法铌中磷量的测定.

［12］GB/T15076.12-2008钽铌化学分析方法钽中磷量的测定.

［13］GB/T24223-2009铬矿石磷含量的测定还原磷钼酸盐分光光度法.

［14］GB/T6900.11-1986粘土、高铝质耐火材料化学分析方法钼蓝光度法测定五氧化二磷量.

［15］GB/T3257.17-1999铝土矿石化学分析方法钼蓝光度法测定五氧化二磷量.

收稿：2015-07-10

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.05.019