螢石又稱氟石，是我國大宗礦產品，在鋼鐵工業中主要用于轉爐或電爐煉鋼的造渣。它是制造氫氟酸和其它各種氟化物的基本原料，也是玻璃制造工業上制造隔音和光學玻璃及制造焊藥的原料之一。螢石的主要成分為氟化鈣，其含量約85%，其余是碳酸鹽、硫酸鹽等。近年來，用戶對螢石質量提出進一步要求，需檢測金屬氧化物。我國螢石中金屬氧化物組成主要是A12O3和Fe2O3，其它金屬氧化物含量極低，可忽略不計，因此可測定螢石中Al2O3和Fe2O3來計算金屬氧化物含量。傳統方法測螢石中A12O3和Fe2O3是將用氫氟酸揮散二氧化硅后的殘渣，用混合溶劑熔融，在制備的溶液中加氨水提出鐵鋁沉淀。然后將沉淀溶于鹽酸中，當pH值1～3時，以磺基水楊酸為指示劑，用EDTA標準溶液滴定鐵，然后調節至pH4.5，加過量EDTA標準溶液，以PAN為指示劑，用硫酸銅標準溶液回滴過量的EDTA，測定鋁，這種方法操用過程復雜、冗長、效率較低。本文采用笑氣一乙炔焰原子吸收光譜法測定螢石中的氧化鋁。經實踐表明：方法準確可靠、操作簡便、易于執行。
一、試驗
（一）儀器與試劑
PU9000原子吸收分光度計
鈣溶液：稱取8.000g基準級碳酸鈣、溶于20mL鹽酸（1＋1)中，并用水稀釋定容到100mL，混勻。
鋁標準溶液：（1.000g/L），國家標準物質。用時將溶液稀釋成1mL含100ug鋁的工作標準。
（二）儀器測定條件
分析線Al 309.3nm；燈電流8.0mA；帶寬0.5nm；觀察高度7mm；空氣壓力0.21MPa；笑氣壓力0.28 MPa；乙炔流量4.1 L/min。
（三）實驗方法
稱取0.5 g試樣，準確至0.0001g，將試樣置于鉑皿中，加入5mL氫氟酸，取下冷卻置于電熱板上低溫加熱，緩緩蒸發至近干，取下冷卻。加入2ml，高氯酸，加熱冒濃白煙至近干，取下冷卻。加入0.3g硼酸，6mL鹽酸(1＋1)及少量水，加熱使樣品溶解。取下，冷卻。將溶液移入50ml,容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。將原子吸收分光光度儀波長設置在分析線A1309.3nm處。先點燃空氣一乙炔火焰，然后按“select N20”鍵，儀器自動切換到笑氣－乙炔火焰，調節氣體流量，至形成紅色的含有部分空氣的笑氣一乙炔富燃火焰。測量鋁吸光度，在標準曲線上查出相應的鋁濃度。
（四）標準曲線的繪制
移取0.00，2.50，5.00，7.50，10.00，12. 50mL鋁工作標準，分別置于一組50ml,容量瓶中，加入6mL鹽酸（1＋1）、8ml鈣溶液，0.3g硼酸，溶解后用水稀釋至刻度，混勻。按以上步驟測量吸光度。以吸光度為縱坐標，鋁濃度為橫坐標繪制標準曲線，如圖1所示。
圖1 標準曲線
（五）分析結果
分析結果的計算，按下式計算氧化鋁的質量百分含量：
A12O3％＝［（C1一C2）×V×10－6］÷m×1.889×100
式中：C1為校準曲線上查得的試樣溶液中鋁的濃度，ug/mL；C2為校準曲線上查得的試樣空白溶液中鋁的濃度ug/mL；V為測試溶液的體積，mL；m為試樣量，g;1.889為鋁換算為氧化鋁的系數。
二、結果與討論
（一）干擾試驗
試驗樣品溶液的酸度、硼酸濃度及基體鈣對測定的影響，結果見表1、表2、表3。由試驗可知，8%以下的鹽酸對測定沒影響，但未加鹽酸的溶液略顯濕濁。硼酸對鋁測定有增感效應。當標準系列溶液中不加鈣作基體匹配時，鋁的吸光度偏低，而當溶液中加人2mL至10mL鈣溶液時（8mL碳酸鈣中鈣的含量相當于0.5g氟石樣品中鈣的含量），鋁的吸光度保持穩定。因此，本方法選擇6%的鹽酸酸度，在配制標準溶液系列時加入與試樣相匹配的硼酸和基體鈣。對于共存微量雜質元素，Si在前處理過程中已經去除，試樣中可能含有的其它元素，如35ug/mL以下Fe；50 ug/mL以下Pb,Zn、Cu、Cd、Mn；30ug/mL以下K、Na；40ug/mL以下Mg等對測定鋁均沒有影響。
表1 鹽酸酸度對測定鋁的影響
|
鹽酸/% |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
|
吸光度/A |
0.110 |
0.109 |
0.110 |
0.110 |
0.109 |
表2 硼酸對測定鋁的影響
|
硼酸/g |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
|
吸光度/A |
0.128 |
0.132 |
0.132 |
0.136 |
0.137 |
0.135 |
表3 基體鈣對測定鋁的影響
|
碳酸鈣/mL |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
|
吸光度/A |
0.128 |
0.132 |
0.132 |
0.136 |
0.137 |
0.135 |
（二）溶樣試驗
選擇二氧化硅含量分別為3.5%、0.7％的兩個樣品，采用氫氟酸處理和不經氫氟酸處理兩種溶樣方法測定鋁含量，測定結果列于表4，由表可知，含二氧化硅3.5%的樣品，未經氫氟處理所測得的氧化鋁的結果偏低。這表明不用氫氟酸處理可能溶樣不完全。
表4 不同溶樣方法所測得的氧化鋁的影響
|
樣品編號 |
經HF處理 |
未經HF處理 |
||
|
1#（含SiO23.5%） |
0.183 |
0.177 |
0.130 |
0.134 |
|
2#（含SiO20.7% |
0.085 |
0.087 |
0.085 |
0.086 |
（三）精度
對兩個螢石樣品進行11次分析測試，精密度試驗的結果列于表5。
表5 精密度試驗
|
樣品編號 |
1# |
2# |
|
11次氧化鋁含量測定結果/% |
0.181 |
0.086 |
|
0.169 |
0.088 |
|
|
0.173 |
0.083 |
|
|
0.177 |
0.087 |
|
|
0.172 |
0.086 |
|
|
0.183 |
0.089 |
|
|
0.173 |
0.085 |
|
|
0.185 |
0.084 |
|
|
0.168 |
0.086 |
|
|
0.184 |
0.090 |
|
|
0.168 |
0.083 |
|
|
平均值/% |
0.176 |
0.086 |
|
相對標準偏差/% |
3.6 |
2.2 |
（四）回收率
選取兩個試樣，每個試樣分別加入三個不同量的鋁標準溶液作回收試驗，回收結果列于表6。
表6 方法的回收率試驗
|
樣品編號 |
試樣含量/ug·mL－1 |
標準加入量/ ug·mL－1 |
測得值/ ug·mL－1 |
回收率/% |
|
|
9.18 |
5.00 |
14.0 |
96 |
|
1# |
9.18 |
10.0 |
19.7 |
105 |
|
|
9.18 |
15.0 |
24.7 |
103 |
|
|
4.49 |
5.00 |
9.76 |
105 |
|
2# |
4.49 |
10.0 |
14.4 |
99 |
|
|
4.49 |
15.0 |
20.0 |
103 |
三、結論
用笑氣一乙炔火焰測定螢石中氧化鋁，準確度、精密度均達到檢驗要求。與傳統測定方法相比，具有操作簡便、速度快、準確可靠等優點。硼酸和基體鈣對測定氧化鋁有影響，建立標準曲線的鋁的標準溶液中需加入與試樣相匹配的硼酸和基體鈣。可能存在的其它共存微量元素不干擾測定。本法為螢石中氧化鋁的檢驗提供了一個準確而簡便易行的測量方法。
