硫广泛存在于黑色及有色金属矿矿物中:硫铁矿、黄铜矿、、方铅矿、闪锌矿等等……
因此准确测量其中硫成份的含量对于选矿工艺的设计显得更加重要,目前硫的测量方法大致为X射线荧光、定硫仪燃烧碘量法(红外)、硫酸钡重量法等,每种方法都有着各自的优越性及某些不足之处,目前通常的等离子体全谱直读光谱仪波长覆盖范围在165nm—1050nm之间,中阶梯光栅与石英棱镜级成的二维交叉高能量、高色散分光系统,更高光谱级次的使用及高性能的检测系统使ICP-AES可分析元素达到 七十多种(差不多这些吧,数字不准),本人特此以IRIS Intrepid ICP-AES进行了硫元素这方面的试验:
样品类型:铁矿石(W-7177、W7180 武钢所);硫化矿物金矿石(盲样)
拟定思路方案:将矿物中硫完全转化成可溶性硫酸盐存在于溶液中于ICP-AES的测量。
结合硫酸钡重量法样品前处理(碳酸钠-硝酸钾熔融氧化)过程,但熔融需要加入大量含碱金属的两种物质将产生两方面不利因素:1.由于大量碱金属离子的存在雾化后进入ICP-AES焰炬中造成火焰的“拖尾”形成的漫反射及电离干扰,使背景信号增加而降低信躁比不利于精确分析;2.熔融后的物质酸化后,为了克服上述1的干扰需要“分取稀释”来解决,但这又不可避免的降低了灵敏度。综合上面两原因决定采用“氧化性酸(硝酸-硝酸氯酸钾饱和溶液)”来做为样品的前处理工作,借助硝酸的氧化性作用,氯酸钾一方面起到氧化性作用的同时又起到最终生成的全部硫酸盐“载体”,碱金属钾对炬焰的影响要明显小钠的干扰,溶液不必采用分取稀释的方式而保证了灵敏度。
硝酸氯酸钾饱和溶液:配置时间不宜过长,实验前分取后加入无NO2溢出的硝酸配制成15%硝酸氯酸钾饱和溶液
样品处理过程:视样品含量高低称取0.1000~1.0000g样品(可凭取少量样品加入盐酸后生成H2S判断)于50ml Teflon crucible pot(或玻璃杯)中,加入20ml 15%硝酸氯酸钾饱和溶液摇匀后于电热板上加热微沸(温度不宜过高以防单质硫的生成),过程中并摇匀数次以确保均匀溶解,样品硫含量较高在溶解过程中仍可见“银灰色颗粒”硫浮于酸液面,随溶解时间而被逐渐溶解,当溶液在剩至近5ml时补加15ml浓硝酸继续溶解至干(注意“银灰色颗粒”应完全被溶解,否则补加浓硝酸复溶)取下,冷却后加入5ml浓硝酸及适量水加热复溶可溶性硫酸盐后冷却稀释至50ml容量瓶中(10%HNO3)。建议采用过滤方式取清液于ICP-AES中测量。
仪器推荐条件:
RF功率-1150W;进样速度1.84ml/min;雾化压力25.0PSI;辅助气流量0.5L/min Uv12s
测量结果:
W-7177 推荐值:S%=1.961 实测值:1.9577
W-7180 推荐值:S%=3.876 实测值:3.8752
硫化矿物金矿石(盲样) ICP-AES实测值:26.13% 硫酸钡重量法实测值:26.02%
讨论:
1、样品溶解环境过程中无硫酸烟存在;
2、所有硝酸的氧化性,有二氧化氮溢出的不采用;
3、“银灰色颗粒”溶解完全与否;这种现象在称样量过大及S>10%较为明显;
4、实验中所加入酸类体积并非绝对值,应根据具体情况酌情增减;
5、仪器工作条件的稳定及适当驱气(我只驱了半小时);
6、由谱图中可以明显看出S182.034(154)谱线具有近乎理想状态的谱图,且无任何基体元素的干扰存在,保证到做为标准工作曲线标准物质的处理完全可靠(多点校检),即可做到不用基体匹配跨跃样品类型的矿物中硫含量的测定。