摘要：分別使用3種方法對(duì)高鋁質(zhì)耐火材料進(jìn)行前處理，并采用火焰原子吸收光譜法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定高鋁質(zhì)耐火材料中CaO和MgO含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)測(cè)定結(jié)果十分接近，都可取得相對(duì) 準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果。

關(guān)鍵詞：高鋁質(zhì)耐火材料；測(cè)定方法 ；對(duì)比

?

? ? 高鋁耐火材料制品，具有較高的耐火度、耐壓強(qiáng)度和荷重軟化溫度，用于砌筑各種大型高爐，如煉鋼爐、熱風(fēng)爐、電爐、回轉(zhuǎn)窯等熱工設(shè)備的高溫部位。原料主要有鋁礬土、剛玉、粘土，等等。

　　高鋁質(zhì)耐火材料中Al2O3含量大于48％，而和MgO含量往往比較低。大量Al2O3的存在對(duì)和MgO含量測(cè)定有一定干擾，本實(shí)驗(yàn)室參加了由北京中實(shí)國(guó)際實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證研究有限公司組織實(shí)施的NILPT-0424高鋁質(zhì)耐火材料化學(xué)成分分析(國(guó)際比對(duì))能力驗(yàn)證，故而對(duì)高鋁質(zhì)耐火材料中和MgO含量測(cè)定使用了不同的前處理方法，并分別采用了火焰原子吸收光譜法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法兩種分析方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)定。

　　1 試驗(yàn)部分

? ? 1.1 主要試劑與設(shè)備

? ? 試驗(yàn)所用試劑均為優(yōu)級(jí)純；所用玻璃器皿為石英材質(zhì)。

　　氫氟酸：40％；

? ? 高氯酸：70％；

? ? 鹽酸：p=1.19g／mL；

? ? 硝酸：p=1.42g,／mL；

? ? 鹽酸：1+1；

? ? 鑭溶液(50g／t,)：稱取29.32g氧化鑭，置于燒杯中，加入少量水潤(rùn)濕，在攪拌下滴加濃鹽酸至溶解完，加熱煮沸至溶液清亮，冷卻，轉(zhuǎn)入容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻；

? ? 氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液(1mg／mL)：稱取.7848g±0.0001g預(yù)先經(jīng)105～110℃干燥2h的高純碳酸鈣于300mL燒杯中，加入100mL水，逐滴加入20mL鹽酸(1+1)，完全溶解后加熱至微沸，驅(qū)盡二氧化碳。冷卻后，移人1000mL容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，搖勻；

? ? 氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液(1mg／mL)：稱取0.5000g±0.0001g預(yù)先經(jīng)950℃灼燒至恒重的高純氧化鎂于300mL燒杯中，加入50mL水和10mL鹽酸(1+1)，加熱溶解，冷卻，移入500mL容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，搖勻；

? ? 氧化鈣一氧化鎂混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：取20.00ml氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液和10.00mL氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液于石英容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，搖勻。此溶液氧化鈣的濃度為0.1mg／mL，氧化鎂的濃度為O.05mg／mL；氧化鋁溶液(含Al2O3 22.5mg／mL)：稱取1.1908g金屬鋁(99.999％)，置于250ml燒杯中，加入26ml鹽酸(1+1)，加熱至完全溶解，冷卻，移人100ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻；

? ? 氯化鍶(SrC1·6H0)溶液：200g／L。貯于塑料瓶中；

? ? 分析天平：精確至0.0001g；

? ? 電爐及調(diào)壓器；

　　馬弗爐；

? ? 原子吸收光譜儀；

? ? 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。

　　1.2 試驗(yàn)方法

? ? 1.2.1 方法一

? ? 1.2.1.1 樣品前處理

? ? 稱取0.1g(精確至0.1mg)經(jīng)研磨、105℃干燥小時(shí)的試樣，置于鉑金坩堝中，用少量水潤(rùn)濕，加入2ml硝酸、5ml高氯酸、10m1氫氟酸，加熱分解至冒盡白煙，取下，稍冷，用水沖洗鉑金坩堝壁，加入高氯酸，繼續(xù)加熱至冒盡白煙，取下，冷卻。加入2ml鹽酸(1+1)、5ml水，加熱蒸干，取下，冷卻。加入2.5ml鹽酸(1+1)、10ml水，低溫加熱至鹽類溶解，取下，冷卻。移入100ml容量瓶中，加入5.0ml鑭溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。

　　1.2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

? ? 準(zhǔn)確移取0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，8.00，10.00ml氧化鈣一氧化鎂混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于一組100ml容量瓶中，加4ml鹽酸(1+1)、5.0ml鑭溶液、2.0m1氧化鋁溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。用空氣一乙炔火焰，以水調(diào)零，于火焰原子吸收光譜儀波長(zhǎng)422.7am和285.2nm處，分別測(cè)量氧化鈣、氧化鎂的吸光度。以氧化鈣、氧化鎂濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，分別繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

　　1.2.1.3 樣品測(cè)定

? ? 用空氣一乙炔火焰，以試劑空白調(diào)零，于火焰原子吸收光譜儀波長(zhǎng)422.7am和285.2nm處，分別測(cè)定處理過(guò)的樣品溶液中氧化鈣、氧化鎂的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的氧化鈣、氧化鎂量。

　　1.2.2方法二

? ? 1.2.2.1 樣品前處理

? ? 稱取樣品0.1g左右，精確至0.1mg。用水潤(rùn)濕，加入1mL高氯酸、5mL氫氟酸，于低溫電爐上加熱分解，升高溫度蒸發(fā)至高氯酸白煙冒盡。冷卻后，加入4mL鹽酸(1+1)和10mL水，加熱至鹽類全部溶解，冷卻至室溫。移人100ml容量瓶中，加入.0ml氯化鍶溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。

　　1.2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

? ? 準(zhǔn)確移取0，1.O0，2.O0，3.00，4.00，5.O0，6.O0，8.00，10.00ml氧化鈣一氧化鎂混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于一組100ml容量瓶中，加4ml鹽酸(1+1)、5.0ml氯化鍶溶液、2.0ml氧化鋁溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。用空氣一乙炔火焰，以水調(diào)零，于火焰原子吸收光譜儀波長(zhǎng)422.7nm和285.2am處，分別測(cè)量氧化鈣、氧化鎂的吸光度。以氧化鈣、氧化鎂濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，分別繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

　　1.2.2.3 樣品測(cè)定

? ? 樣品測(cè)定同1.2.1.3。

　　1.2.3 方法三

? ? 1.2.3.1 樣品前處理

? ? 稱取樣品0.1g，精確至0.O1nag置于鉑坩堝中。

　　用少量超純水潤(rùn)濕，加入2mL高氯酸和5mL氫氟酸，于低溫電爐上加熱分解，升高溫度蒸發(fā)至高氯酸白煙冒盡。取下冷卻后，加入10mL鹽酸(1+1)和適量超純水，加熱煮沸后保持微沸3～5min后取下冷卻至室溫。移人100mL容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，搖勻。

　　1.2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制及測(cè)定

? ? 取氧化鈣 一氧化 鎂標(biāo) 準(zhǔn)混合 溶液 (0.O0，0.50，1.O0，2.50，5.O0，10.O0，15.O0，20.O0mL)分別放人一組100mL容量瓶中，加入10mL鹽酸(1+1)溶液和2.O0mL氧化鋁溶液，稀釋至標(biāo)線，搖勻。ICP儀器預(yù)熱穩(wěn)定后，于波長(zhǎng)315.887nm處、285.213nm處先測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液中氧化鈣、氧化鎂的光強(qiáng)度，并以氧化鈣、氧化鎂濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，分別繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，再測(cè)定空白和試液的光強(qiáng)度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的氧化鈣、氧化鎂量。

　　2 測(cè)定結(jié)果

? ? 3種方法測(cè)定結(jié)果如表1所示：

　　表1 3種方法測(cè)定氧化鈣、氧化鎂值

? ? 從表1可以看出，3種方法測(cè)定的結(jié)果均相差無(wú)幾，極差氧化鈣為0.0082％，氧化鎂為0.0012％，都小于0.O1％，這在儀器分析檢測(cè)上是被允許的。

　　北京中實(shí)國(guó)際實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證研究有限公司公布該高鋁質(zhì)耐火材料氧化鈣和氧化鎂國(guó)際比對(duì)結(jié)果見表2：

　　從公布的結(jié)果來(lái)看，實(shí)驗(yàn)室問(wèn)的z比分?jǐn)?shù)都小于1，為滿意結(jié)果。此說(shuō)明采用不同的樣品前處理以及不同測(cè)定方法，都能得到較準(zhǔn)確的結(jié)果。

　　3 分析討論

? ? (1)本試驗(yàn)中，所有玻璃器皿均采用石英材質(zhì)，這是由于采用玻璃器皿時(shí)，玻璃器皿中含有一定量的鈣、鎂，加熱放置過(guò)程中會(huì)有少量溶出，這對(duì)于低含量的鈣、鎂檢測(cè)結(jié)果會(huì)造成影響。

　　(2)方法一和方法二的最大區(qū)別在于所加釋放劑不同。在原子吸收光譜法中，釋放劑的作用是釋放與干擾物質(zhì)能生成比被澳4元素更穩(wěn)定的化合物，使被測(cè)元素釋放出來(lái)。由于磷酸鈣干擾鈣的測(cè)定，鋁干擾鎂的測(cè)定，故需要在試液中加入釋放劑。鑭鹽或鍶鹽均可以起到防止磷酸鹽對(duì)鈣以及鋁對(duì)鎂測(cè)定的干擾的作用，因此方法一和方法二測(cè)定結(jié)果十分接近。

? ? 而鎂與鋁能形成合金混合物，使鎂在火焰中的原子化效率大大降低，因此鎂的吸光度下降。由于鑭(或鍶)和鋁形成穩(wěn)定的化合物，使鎂在鋁一鎂化合物中釋放出來(lái)，在火焰中的原子化效率得到恢復(fù)。

　　(3)方法三是采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜測(cè)定。等離子體的工作溫度比其它光源高，且又是在惰性氣氛條件下，原子化條件極為良好，有利于難溶化合物的分解和元素的激發(fā)，因此對(duì)大多數(shù)元素都有很高的分析靈敏度，不需要加入任何物質(zhì)來(lái)消除化學(xué)干擾。

　　4 結(jié)論

? ? 本文使用不同的前處理方法通過(guò)火焰原子吸收光譜法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法兩種分析方法對(duì)高鋁質(zhì)耐火材料中的CaO和MgO含量進(jìn)行了測(cè)定。從幾種方法來(lái)看，樣品分解環(huán)節(jié)，方法一所加入酸試劑多于其他兩種方法，且過(guò)程較為繁雜；試樣溶液制備環(huán)節(jié)，方法一和方法二基本相似，只是釋放劑不同，而方法三相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要任何釋放劑；樣品測(cè)定環(huán)節(jié)，方法一和方法二均采用原子吸收光譜法，為單元素測(cè)定，即一次只能測(cè)定一個(gè)元素，而方法三使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，可以同時(shí)測(cè)定氧化鈣、氧化鎂含量。而這3種方法所測(cè)得的結(jié)果相差無(wú)幾，均為準(zhǔn)確結(jié)果。綜上所述，方法三即電感耦合等離子體發(fā)射光譜法具有操作簡(jiǎn)單，靈敏度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，且一次性制備樣品可同時(shí)測(cè)定多種元素，因而優(yōu)先推薦。