專利名稱：一種鈦精礦、鈦渣或碳化鈦渣的消解方法和檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化合物的分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及作為鈦工業(yè)基礎(chǔ)原材料的各種類型的鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣的消解方法和檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
雖然鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣與金紅石、富鈦料等其它含鈦產(chǎn)品一樣，同歸屬于高鈦基體類試樣，均作為生產(chǎn)鈦白粉、海綿鈦等鈦工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)原材料，但是它們的二氧化鈦基體含量和共存雜質(zhì)元素的種類及其含量均存在較大差異，因此相應(yīng)檢測(cè)分析的對(duì)象、 要求和目標(biāo)均不盡相同。目如，欽精礦、聞欽禮、富欽料等聞欽基體類試樣中的_■氧化欽基體以及_■氧化硅、三氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂等常量雜質(zhì)通常采用X-射線熒光光譜(XRF)法或滴定法等傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法進(jìn)行檢測(cè)，而且試樣前處理方法多采用大劑量?jī)r(jià)格昂貴的四硼酸鋰 (Li2B4O7)作為熔劑，或者由硼酸與無(wú)水碳酸鉀(或無(wú)水碳酸鈉)組成的混合熔劑在900°C 1000°C甚至在更高溫度的條件下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間熔融消解反應(yīng)。由于此類消解方法不僅試劑成本高、操作繁雜、流程長(zhǎng)，而且導(dǎo)致檢測(cè)方法受到的空白本底影響大，基體干擾嚴(yán)重，加之 XRF、滴定法等方法作為一種常量分析方法，因此上述熔融火法消解以及XRF等檢測(cè)方法多用于測(cè)定樣品中含量在1%以上的主量基體或常量雜質(zhì)元素，并不適宜用于測(cè)定樣品中含量在I %以下的微量、痕量雜質(zhì)。公告號(hào)為CN101315316B的發(fā)明專利公開了一種富鈦料的消解方法和檢測(cè)方法， 該技術(shù)方案采用加入硝酸、鹽酸在室溫下預(yù)反應(yīng)后再加入氫氟酸，微波消解采用斜坡升溫和分步控溫，先2min升溫至120°C 130°C并保溫2min，然后2min升溫至170°C 180°C并保溫IOmin 14min，得到消解溶液。采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)法進(jìn)行測(cè)定，用以獲得富鈦料中Al、Si、Cr、Ca、Mg、Fe、Mn、V、P等微量雜質(zhì)元素的含量。而且在該技術(shù)方案中，通過在室溫預(yù)反應(yīng)后才加入氫氟酸，用以避免待測(cè)雜質(zhì)硅與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)而以四氟化硅(SiF4)的形式揮發(fā)從而嚴(yán)重影響測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的現(xiàn)象。然而，由于富鈦料經(jīng)過了消除雜質(zhì)和富集濃縮鈦的工藝處理，將二氧化鈦從含有大量鐵、鋁、鈣、鎂和其它雜質(zhì)的氧化鈦鐵礦中分離出來(lái)，從而獲得鈦品位含量高、雜質(zhì)元素少的所謂“富鈦料”(富鈦料中二氧化鈦的含量可高達(dá)90% 98% )。因此，上述發(fā)明專利CN101315316B針對(duì)富鈦料中二氧化鈦含量高、雜質(zhì)元素含量低的特點(diǎn)，主要目的是解決高鈦基體消解和避免在低酸度介質(zhì)中易水解，以及采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定 Al、Si、Cr、Ca、Mg、Fe、Mn、V、P的難題，并不完全適用于測(cè)定鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣中雜質(zhì)元素Nb、Zr、V、Cu、Co、Ni、Cr、Pb、As、Cd所需要解決的樣品消解與檢測(cè)難題。鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣與富鈦料相比，在二氧化鈦基體含量、共存雜質(zhì)的種類、性質(zhì)及含量等方面均存在著較大差異。由于鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣中二氧化鈦的含量通常僅為40% 60%,其余近60% 40%均為共存雜質(zhì)元素，因此,二氧化鈦的品位遠(yuǎn)低于富鈦料，但雜質(zhì)含量遠(yuǎn)高于富鈦料，特別是還含有大量的富鈦料中所沒有的碳化鈦以及其它碳化物雜質(zhì)。另外，就應(yīng)用目標(biāo)而言，消解并測(cè)定鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣中微量、痕量雜質(zhì)元素Nb、Zr、Cu、Co、Ni、Pb、As、Cd的分析要求，也有別于專利CN101315316B中消解并測(cè)定富鈦料中常量、微量雜質(zhì)元素Al、Si、Cr、Ca、Mg、Fe、Mn、V、P?？傊?，由于鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣與富鈦料由于各自所含二氧化鈦的含量及其微量、痕量雜質(zhì)元素的差異，適用于富鈦料的消解方法無(wú)法應(yīng)用于鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣的消解和檢測(cè)，因此，需要開發(fā)一種適用于鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣的消解方法和檢測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)用技術(shù)以及富鈦料的消解和測(cè)試不能適用于鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣的樣品消解與元素檢測(cè)的問題，本發(fā)明通過結(jié)合微波高壓消解和濕法化學(xué)消解，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣的徹底完全消解，以及準(zhǔn)確測(cè)定微量、痕量雜質(zhì)元素Nb、Zr、V、Cu、 Co、Ni、Cr、Pb、As、Cd 含量的目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種鈦精礦、鈦渣或碳化鈦渣的消解方法，所述消解方法包括以下步驟稱取待測(cè)樣品置于容器中，先以適量去離子水沖洗所述容器的器壁并搖動(dòng)所述容器促使樣品懸浮分散；向所述容器中加入氫氟酸和鹽酸并密閉所述容器，利用微波進(jìn)行第一次消解反應(yīng)；在第一次消解反應(yīng)結(jié)束后，冷卻所述容器并待所述容器的溫度下降到90°C 95°C時(shí)，排空密閉所述容器內(nèi)的酸性氣體和揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物；開啟所述容器，趁熱加入過氧化氫并且立即密閉所述容器，利用微波進(jìn)行第二次消解反應(yīng)；第二次消解反應(yīng)結(jié)束后，將所述容器冷卻至室溫，接著直接以水稀釋定容，從而制備得到待測(cè)樣品溶液。根據(jù)本發(fā)明，所述氫氟酸的質(zhì)量百分比濃度可以為40 % 47 %，所述鹽酸的質(zhì)量百分比濃度可以為36% 38%，所述過氧化氫的質(zhì)量百分比濃度可以為彡30%。根據(jù)本發(fā)明，稱取的待測(cè)試樣的量可以為O. IOOOg O. 5000g，沖洗用的水量可以為2. OmL 5. OmL，加入的氫氟酸的量可以為2. OmL 5. OmL，加入的鹽酸的量可以為 3. OmL 10. OmL，加入的過氧化氫的量可以為2. OmL 4. OmL。根據(jù)本發(fā)明，利用微波進(jìn)行第一次消解反應(yīng)和第二次消解反應(yīng)時(shí)，可以將所述容器內(nèi)的壓力控制在800psi以下。根據(jù)本發(fā)明，利用微波進(jìn)行第一次消解反應(yīng)的步驟為將所述容器內(nèi)的物料用 8min IOmin的時(shí)間升溫至12CTC 15CTC,并保溫4min 8min。根據(jù)本發(fā)明，利用微波進(jìn)行第二次消解反應(yīng)的步驟為將容器內(nèi)的物料用5min 8min的時(shí)間升溫至180°C 210°C,并保溫5min IOmin。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種鈦精礦、鈦渣或碳化鈦渣的檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法包括以下步驟采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、 火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法和分光光度法方法中的至少一種方法，測(cè)定如上所述的消解方法制得的待測(cè)樣品溶液，從而獲得鈦精礦、鈦渣或碳化鈦渣中所含雜質(zhì)元素的含量。根據(jù)本發(fā)明，所述雜質(zhì)元素包括鈮、鋯、釩、銅、鈷、鎳、鉻、鉛、砷和鎘中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的消解方法和檢測(cè)方法，具有高效、簡(jiǎn)捷、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，具體地講，通過對(duì)難溶樣品鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣的快速完全消解，以及對(duì)其所含鈮、鋯、釩、銅、 鈷、鎳、鉻、鉛、砷、鎘等雜質(zhì)元素的準(zhǔn)確測(cè)定，能夠及時(shí)有效地協(xié)助以鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣作為主要原料的硫酸鈦白、氯化鈦白、金屬鈦、海綿鈦等后續(xù)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)選生產(chǎn)原料、調(diào)控制工序參數(shù)以及提升產(chǎn)品品質(zhì)。因此，本發(fā)明通過綜合依靠一定配比、用量、加入順序和時(shí)機(jī)的氫氟酸、鹽酸以及過氧化氫的共同作用，采用兩次非連續(xù)的微波密閉消解反應(yīng)，以及兩次消解之間趁熱釋放排空容器中揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物和酸蒸氣的方式，不僅促使樣品中難溶的二氧化鈦、碳化鈦基體以及五氧化二鈮、二氧化鋯、三氧化二鉻和其它碳化物雜質(zhì)等各種基體及待測(cè)元素均被迅速完全地消解，而且降低了所制備溶液中鹽類的濃度、酸度和殘余氫氟酸濃度。
具體實(shí)施例方式目前，富鈦料的消解方法通過以硝酸、鹽酸和氫氟酸組合而成的消解試劑，以及其配比、用量和加入順序及時(shí)機(jī)，解決了高鈦基體樣品難消解以及高濃度鈦在低酸度介質(zhì)中易水解的難題，但是其不能照搬應(yīng)用于鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣的樣品消解。這是因?yàn)閷?duì)于鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣而言，除了需要解決高鈦基體消解以及易水解的難題之外，還需要解決五氧化二鈮(Nb2O5)、二氧化鋯(ZrO2)等待測(cè)氧化物雜質(zhì)難消解易水解、氧化分解碳化物等樣品消解以及復(fù)雜基質(zhì)體系下微量、痕量元素檢測(cè)的難題。而且，富鈦料的消解方法在加入硝酸、鹽酸進(jìn)行預(yù)反應(yīng)后才加入氫氟酸，用來(lái)避免待測(cè)雜質(zhì)硅與氫氟酸反應(yīng)以四氟化硅(SiF4)形式揮發(fā)而導(dǎo)致的結(jié)果偏低，本發(fā)明為降低所制備樣品檢測(cè)溶液的鹽類濃度和減少對(duì)檢測(cè)儀器的腐蝕作用，要求盡量在消解過程中揮發(fā)除去硅等雜質(zhì)以及過量鹽酸、氫氟酸等。因此，本發(fā)明與富鈦料的消解和檢測(cè)在消解試劑組合、微波消解控制條件和ICP-AES 等儀器檢測(cè)參數(shù)均存在著較大差異。根據(jù)本發(fā)明，采用鹽酸和氫氟酸組合進(jìn)行第一次消解，并趁熱排空容器內(nèi)氣體，促使揮發(fā)性的四氟化硅等反應(yīng)產(chǎn)物或易揮發(fā)的鹽酸、氫氟酸等試劑蒸氣在重新冷凝成為液體回流到溶液中之前使其逸出容器，再以過氧化氫進(jìn)行第二次消解，在氧化性氣氛中和高溫高壓條件下徹底氧化分解碳化物等雜質(zhì)。下面，將詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的鈦精礦、鈦渣或碳化鈦渣的消解方法。根據(jù)本發(fā)明的鈦精礦、鈦渣或碳化鈦渣的消解方法包括以下步驟稱取待測(cè)樣品置于容器中，先以適量去離子水，沖洗容器器壁并搖動(dòng)容器促使試樣懸浮分散；然后，向容器中加入氫氟酸和鹽酸并密閉容器，用微波進(jìn)行第一次消解反應(yīng)；在第一次消解反應(yīng)結(jié)束后，冷卻容器并待容器溫度下降到稍低于水的沸點(diǎn)的溫度(例如，90°C 95°C)時(shí)，通過容器泄壓口趁熱緩慢排空密閉容器內(nèi)的酸性氣體和揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物；接著，開啟容器，隨即趁熱加入過氧化氫并且立即密閉所述容器，然后采用微波進(jìn)行第二次消解反應(yīng)；第二次消解反應(yīng)結(jié)束后，將容器冷卻至室溫，接著直接以水稀釋定容，從而制備得到待測(cè)樣品溶液。在本發(fā)明中，使用的氫氟酸的質(zhì)量百分比濃度為40% 47%，使用的鹽酸的質(zhì)量百分比濃度為36% 38%，使用的過氧化氫的質(zhì)量百分比濃度為彡30%。具體地講，根據(jù)本發(fā)明，在第一次消解反應(yīng)中，鹽酸作為還原性酸有利于與樣品中各種氧化物雜質(zhì)如Cr203、Ni0、Fe203、Al203、As205、Nb205、Zr02等進(jìn)行反應(yīng)，并且在氫氟酸絡(luò)合作用下，不僅促進(jìn)基體TiO2以及Nb205、Zr02等待測(cè)雜質(zhì)的完全消解，而且通過絡(luò)合反應(yīng)化合形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定水溶性好的絡(luò)合物離子，確保Ti、Nb、Zr等很容易水解的離子在低酸度介質(zhì)下也不會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，從而避免所制備的檢測(cè)樣品溶液渾濁堵塞檢測(cè)儀器進(jìn)樣系統(tǒng)。在檢測(cè)樣品溶液渾濁的情況下，輕則導(dǎo)致分析結(jié)果不準(zhǔn)確，重則導(dǎo)致檢測(cè)儀器進(jìn)樣系統(tǒng)相關(guān)部件的損壞。相對(duì)于富鈦料的消解和檢測(cè)，本發(fā)明采用過氧化氫取代硝酸，在第二次消解反應(yīng)中，依靠過氧化氫的強(qiáng)氧化性和容易分解的特性，利用受熱分解反應(yīng)所產(chǎn)生的氧氣，不僅能夠更迅速地升高密閉容器內(nèi)的氣體壓力，促使微波消解可以被控制在更高的溫度條件下進(jìn)行，而且過氧化氫所釋放出來(lái)的具有強(qiáng)氧化能力的活性氧更有利于氧化分解包括碳化鈦、 碳化鉻等在內(nèi)的各種碳化物，從而促進(jìn)在高溫高壓的反應(yīng)條件下鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣等難溶樣品基體及所含雜質(zhì)被迅速、完全地消解。根據(jù)本發(fā)明，氫氟酸和過氧化氫的用量可根據(jù)鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣中所含二氧化鈦(TiO2)的品位以及二氧化硅(SiO2)、五氧化二鈮(Nb2O5)、二氧化鋯(ZrO2)以及包括碳化鈦(TiC)、碳化鉻(Cr3C2)等在內(nèi)的其它碳化物雜質(zhì)等各種難溶或易水解元素的濃度含量，靈活地調(diào)整。例如，如果待測(cè)樣品鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣中所含二氧化鈦基體或二氧化硅、五氧化二鈮、二氧化鋯等雜質(zhì)的含量較高，則可適當(dāng)增加氫氟酸的用量；如果所含碳化鈦等碳化物雜質(zhì)較高，則可適當(dāng)增加過氧化氫的用量。根據(jù)本發(fā)明的鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣的消解方法，采用微波對(duì)密閉容器內(nèi)的物料進(jìn)行消解反應(yīng)。具體地講，在向沖洗好的容器內(nèi)加入氫氟酸和鹽酸并密閉容器后，利用微波采用斜坡升溫方式來(lái)進(jìn)行加熱控制，具體步驟如下將密閉好的容器內(nèi)的壓力控制在一定的壓力(例如，在SOOpsi (磅/每平方英寸)以下)；接著，用微波進(jìn)行第一次消解反應(yīng)，即， 將容器內(nèi)的物料用8min IOmin的時(shí)間升溫至120°C 150°C,并保溫4min 8min ;冷卻容器并待溫度下降到90°C 95°C時(shí)，排空容器內(nèi)氣體；然后，開啟容器，趁熱加入過氧化氫并立即密閉容器，接著用微波進(jìn)行第二次消解反應(yīng)，即，將容器內(nèi)物料用5min 8min的時(shí)間升溫至180°C 210°C,并保溫5min IOmin。在本發(fā)明中，由于在微波消解過程中，容器內(nèi)的壓力越大，消解反應(yīng)溫度可控制得更高，越有利于消解，所以在安全范圍內(nèi)微波消解的壓力越大越好，而且由于消解試劑中含有較大用量的易揮發(fā)的過氧化氫，所以可通過調(diào)整過氧化氫的用量來(lái)調(diào)控密閉容器內(nèi)的壓力。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以采用最大安全承受壓力為SOOpsi的消解容器來(lái)作為消解反應(yīng)的場(chǎng)合，因此，可以將微波消解時(shí)消解容器內(nèi)的壓力控制在SOOpsi以下，優(yōu)選地為 800psi。然而,本發(fā)明不限于此,例如,可以采用最大安全承受壓力大于800psi的消解容器，在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的消解和檢測(cè)方法中的微波消解時(shí)的壓力可以相應(yīng)地增大。此外，根據(jù)本發(fā)明，利用反應(yīng)產(chǎn)物四氟化硅以及消解試劑鹽酸、氫氟酸所具有的易揮發(fā)的性質(zhì)，趁著其在較高溫狀態(tài)下仍為氣態(tài)而尚未完全冷凝回到溶液中的時(shí)機(jī)，在第一次微波消解反應(yīng)結(jié)束后，將容器溫度冷卻至溫度90°C 95°C時(shí)，趁熱緩慢排空密閉容器內(nèi)的氣體，不僅將容器內(nèi)與樣品消解反應(yīng)后過量鹽酸所產(chǎn)生的HC1、HF蒸氣、SiF4等易揮發(fā)的反應(yīng)產(chǎn)物等在排放出容器，避免其在容器冷卻至室溫時(shí)重新冷凝回到溶液，從而減少了所制備樣品溶液的在測(cè)定過程中所受到的基體效應(yīng)、酸度效應(yīng)等影響，改善了檢測(cè)結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度，并且降低了氫氟酸對(duì)檢測(cè)儀器的腐蝕作用。此外，本發(fā)明還提供了一種鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣的檢測(cè)方法，下面將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的描述。根據(jù)本發(fā)明的鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣的檢測(cè)方法，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)、火焰原子吸收光譜(F-AAS)法、石墨爐原子吸收光譜(GF-AAS)法和分光光度法等方法中的至少一種，直接測(cè)定上述消解方法制備得到的待測(cè)樣品溶液，從而獲得鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣中所含雜質(zhì)元素的含量，其中，雜質(zhì)元素包括銀(Nb)、,告(Zr)、·凡(V)、銅(Cu)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉛(Pb)、砷 (As)和鎘(Cd)中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，稱取O. IOOOg O. 5000g待測(cè)鈦精礦、鈦渣或碳化鈦渣，先以2. OmL 5. OmL水沖洗容器器壁并搖動(dòng)容器促使試樣懸浮分散；然后，加入 2. OmL 5. OmL質(zhì)量百分比濃度為40 % 47 %的氫氟酸和3. OmL 10. OmL質(zhì)量百分比濃度為36% -38%的鹽酸，密閉所述容器后，采用微波加熱方式并設(shè)置條件8min IOmin升溫至120°C 150°C，保溫4min 8min進(jìn)行第一次消解反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，冷卻容器于90°C 95°C時(shí)趁熱緩慢排空密閉容器內(nèi)的酸性氣體和揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物，開啟容器，隨即趁熱加入
2.OmL 4. OmL量百分比濃度為> 30%的過氧化氫并且立即密閉所述容器；最后，采用微波加熱方式并設(shè)置條件5min 8min升溫至180°C 210°C,保溫5min IOmin進(jìn)行第二次消解反應(yīng)，冷卻至室溫后直接以水稀釋定容即制備得到待測(cè)樣品溶液。最后，以電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法和分光光度法等方法中的至少一種，直接測(cè)定樣品溶液，從而獲得所含雜質(zhì)元素鈮、 鋯、釩、銅、鈷、鎳、鉻、鉛、砷、鎘中的至少一種。由于本發(fā)明通過高溫排空容器內(nèi)氣體，使得揮發(fā)性鹽酸、氫氟酸等酸蒸氣逸出，所制備樣品溶液中殘余游離氫氟酸濃度較低，如果缺少耐氫氟酸進(jìn)樣系統(tǒng)和ICP炬管等檢測(cè)儀器部件時(shí)，可用使用常規(guī)配置的檢測(cè)儀器。這里，需要注意的是，雖然根據(jù)上面的描述將本發(fā)明的方法分為消解方法和檢測(cè)方法來(lái)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，消解的目的是為了后續(xù)的檢測(cè)，消解和檢測(cè)是相互結(jié)合的。下面將結(jié)合實(shí)施例I至實(shí)施例8來(lái)進(jìn)一步描述根據(jù)本發(fā)明的鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣的消解方法和檢測(cè)方法。在下面的實(shí)施例中，使用ICP-AES方法對(duì)消解鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣試樣所得檢測(cè)溶液進(jìn)行檢測(cè)分析，從而得到鈦精礦、鈦渣、碳化鈦渣中的Nb、Zr、V、Cu、Co、Ni、Cr、Pb、 As、Cd等雜質(zhì)元素的含量。另外，也可使用ICP-MS、F-AAS和GF-AAS方法中的至少一種來(lái)檢測(cè)適宜濃度范圍的元素。實(shí)施例I本示例所用的氫氟酸、鹽酸、過氧化氫和水均為優(yōu)級(jí)純級(jí)別,所用微波消解系統(tǒng)為美國(guó)CEM公司所制造的Mars5，ICP-AES儀為美國(guó)賽默飛世爾公司iCAP6300型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀。鈦精礦的消解在本實(shí)施例中，待測(cè)樣品為鈦精礦(下文稱作I號(hào)樣品)。稱取O. IOOOg待測(cè)鈦精礦樣品，先以3. OmL水沖洗器壁并搖動(dòng)容器促使樣品懸浮分散；然后，加入2. OmL質(zhì)量百分比濃度為40% 47%的氫氟酸和加入3. OmL質(zhì)量百分比濃度為36%-38%的鹽酸，密閉所述容器。采用微波加熱方式并設(shè)置條件Smin升溫至 120°C，保溫4min進(jìn)行第一次消解反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，冷卻容器于90°C時(shí)趁熱緩慢排空密閉容器內(nèi)氣體，開啟容器后隨即趁熱加入2. OmL質(zhì)量百分比濃度為> 30%的過氧化氫，立即密閉所述容器并采用微波加熱方式并設(shè)置條件5min升溫至180°C，保溫5min進(jìn)行第二次消解反應(yīng)，冷卻至室溫后直接以水稀釋定容于IOOmL容量瓶中，即制備得到待測(cè)樣品溶液。鈦精礦的檢測(cè)在本實(shí)施例中，消解溶液用ICP-AES作為檢測(cè)手段，對(duì)鈦精礦中所含有的Nb、Zr、 V、Cu、Co、Ni、Cr、Pb、As、Cd等元素直接、同時(shí)進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定步驟基本上按常規(guī)方式進(jìn)行。由于所制備的樣品檢測(cè)溶液中含有少量殘余的氫氟酸，因此ICP-AES檢測(cè)儀器使用了耐氫氟酸的進(jìn)樣系統(tǒng)，其檢測(cè)參數(shù)設(shè)置為RF射頻發(fā)生器功率為1350W，蠕動(dòng)泵泵速 72r/min,觀察高度11. Omm,載氣壓力O. 36Mpa。實(shí)施例2在本實(shí)施例中，待測(cè)樣品為鈦渣試樣(攀鋼集團(tuán)生產(chǎn))(下文稱作2號(hào)樣品)。稱取O. 5000g待測(cè)樣品，以5. OmL水沖洗器壁并懸浮分散試樣；加入5. OmL氫氟酸和10. OmL后微波條件設(shè)置為IOmin升溫至150°C，保溫8min進(jìn)行第一次消解反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，冷卻容器于95°C時(shí)趁熱緩慢排空密閉容器內(nèi)氣體，開啟容器后隨即趁熱加入4. OmL 過氧化氫，微波條件設(shè)置為8min升溫至210°C，保溫IOmin進(jìn)行第二次消解反應(yīng)。除此之外，按與實(shí)施例I相同的方法消解該鈦渣樣品并用ICP-AES儀進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)施例3在本實(shí)施例中，待測(cè)樣品為碳化鈦渣試樣(攀鋼集團(tuán)生產(chǎn))(下文稱作3號(hào)樣品)。 在本實(shí)施例中，樣品質(zhì)量為O. 2500g，試劑用量分別為3. 5mL水、3. 5mL氫氟酸、6. OmL鹽酸、
3.OmL過氧化氫；第一次微波程序設(shè)置為用9min升溫至130°C，保溫6min ;第二次微波程序設(shè)置為用6min升溫至190°C，保溫8min。除此之外，按照與實(shí)施例I相同的方法消解該碳化鈦渣樣品并用ICP-AES儀進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)施例4在本實(shí)施例中，待測(cè)樣品為鈦精礦試樣(攀鋼集團(tuán)生產(chǎn))(下文稱作4號(hào)樣品)。 在本實(shí)施例中，樣品質(zhì)量為O. 4000g，試劑用量分別為4. OmL水、4. OmL氫氟酸、8. OmL鹽酸、
3.5mL過氧化氫；第一次微波程序設(shè)置為用IOmin升溫至140°C，保溫7min ;第二次微波程序設(shè)置為用7min升溫至200°C，保溫9min。除此之外，按照與實(shí)施例I相同的方法消解該鈦精礦樣品并用ICP-AES儀進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)施例5在本實(shí)施例中，待測(cè)樣品為鈦渣試樣(攀鋼集團(tuán)生產(chǎn))(下文稱作5號(hào)樣品)。在本實(shí)施例中，樣品質(zhì)量為O. 2000g，試劑用量分別為3. OmL水、3. OmL氫氟酸、5. OmL鹽酸、 2. 5mL過氧化氫；第一次微波程序設(shè)置為用Smin升溫至130°C，保溫5min ;第二次微波程序設(shè)置為用6min升溫至180°C，保溫6min。除此之外，按照與實(shí)施例I相同的方法消解該鈦渣樣品并用ICP-AES儀進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)施例6在本實(shí)施例中，待測(cè)樣品為碳化鈦渣試樣(攀鋼集團(tuán)生產(chǎn))(下文稱作6號(hào)樣品)。 在本實(shí)施例中，樣品質(zhì)量為O. 3000g，試劑用量分別為4. OmL水、3. 5mL氫氟酸、8. OmL鹽酸、4.OmL過氧化氫；第一次微波程序設(shè)置為用9min升溫至140°C，保溫6min ;第二次微波程序設(shè)置為用6min升溫至190°C，保溫7min。除此之外，按照與實(shí)施例I相同的方法消解該碳化鈦渣樣品并用ICP-AES儀進(jìn)行檢測(cè)。消解、檢測(cè)方法的精密度試驗(yàn)對(duì)I號(hào)、2號(hào)、3號(hào)樣品分別進(jìn)行8次獨(dú)立的消解、采用ICP-AES儀分析測(cè)定，對(duì)8 次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，根據(jù)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)評(píng)估本發(fā)明的精密度。測(cè)定結(jié)果見表I。表I對(duì)釩鈦鐵礦樣品的分析結(jié)果與精密度)
權(quán)利要求
1.一種鈦精礦、鈦渣或碳化鈦渣的消解方法，其特征在于所述消解方法包括以下步驟 稱取待測(cè)樣品置于容器中，先以適量去離子水沖洗所述容器的器壁并搖動(dòng)所述容器促使樣品懸浮分散；然后，向所述容器中加入氫氟酸和鹽酸并密閉所述容器，利用微波進(jìn)行第一次消解反應(yīng)；在第一次消解反應(yīng)結(jié)束后，冷卻所述容器并待所述容器的溫度下降到90°c 95°C時(shí)，排空密閉容器內(nèi)的酸性氣體和揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物；開啟所述容器，趁熱加入過氧化氫并且立即密閉所述容器，然后，利用微波進(jìn)行第二次消解反應(yīng)；第二次消解反應(yīng)結(jié)束后，將所述容器冷卻至室溫，直接以水稀釋定容，從而制備得到待測(cè)樣品溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消解方法，其特征在于所述氫氟酸的質(zhì)量百分比濃度為 40% 47%，所述鹽酸的質(zhì)量百分比濃度為36% 38%，所述過氧化氫的質(zhì)量百分比濃度為≥30%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消解方法，其特征在于稱取的待測(cè)試樣的量為O.IOOOg O.5000g，沖洗用的水量為2. OmL 5. OmL，加入的氫氟酸的量為2. OmL 5. OmL，加入的鹽酸的量為3. OmL 10. OmL，加入的過氧化氫的量為2. OmL 4. OmL。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的消解方法，其特征在于利用微波進(jìn)行第一次消解反應(yīng)和第二次消解反應(yīng)時(shí)，將所述容器內(nèi)的壓力控制在SOOpsi以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的消解方法，其特征在于利用微波進(jìn)行第一次消解反應(yīng)的步驟為將所述容器內(nèi)的物料用8min IOmin的時(shí)間升溫至120°C 150°C，并保溫4min 8min。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的消解方法，其特征在于利用微波進(jìn)行第二次消解反應(yīng)的步驟為將容器內(nèi)的物料用5min 8min的時(shí)間升溫至180°C 210°C,并保溫5min lOmin。
7.一種鈦精礦、鈦渣或碳化鈦渣的檢測(cè)方法，其特征在于所述檢測(cè)方法包括以下步驟 采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、火焰原子吸收光譜法、 石墨爐原子吸收光譜法和分光光度法方法中的至少一種方法，測(cè)定如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的消解方法制得的待測(cè)樣品溶液，從而獲得鈦精礦、鈦渣或碳化鈦渣中所含雜質(zhì)元素的含量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)方法，其特征在于所述雜質(zhì)元素包括鈮、鋯、釩、銅、鈷、 鎮(zhèn)、絡(luò)、鉛、神和鋪中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦精礦、鈦渣或碳化鈦渣的消解方法和檢測(cè)方法。所述消解方法包括以下步驟稱取待測(cè)樣品置于容器中，先以適量去離子水沖洗容器的器壁并搖動(dòng)容器促使樣品懸浮分散；然后，向容器中加入氫氟酸和鹽酸并密閉容器，利用微波進(jìn)行第一次消解反應(yīng)；在第一次消解反應(yīng)結(jié)束后，冷卻容器并待容器的溫度下降到90℃～95℃時(shí)，排空密閉容器內(nèi)的酸性氣體和揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物；接著，開啟容器，趁熱加入過氧化氫并且立即密閉容器，然后，利用微波進(jìn)行第二次消解反應(yīng)；第二次消解反應(yīng)結(jié)束后，將容器冷卻至室溫，接著直接以水稀釋定容，從而制備得到待測(cè)樣品溶液。根據(jù)本發(fā)明，樣品消解完全，能夠提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度、精密度、工作效率和分析速度。
文檔編號(hào)G01N1/44GK102589963SQ201110434858
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者成勇, 胡金榮, 袁金紅 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司