钛渣或钒渣的消解方法和检测方法技术

本发明专利技术属于金属元素检测分析技术领域，具体涉及钛渣或钒渣的消解方法和检测方法。本发明专利技术解决的技术问题是现有方法对钛渣或钒渣中的难溶性成分不能完全消解，易挥发的待测元素在消解过程中易损失。钛渣或钒渣的消解方法包括如下步骤：称取待测样品置于容器中，加入水、硝酸、氢氟酸和过氧化氢，在密闭条件下采用微波加热的方式进行消解，消解结束后将容器冷却至室温，以水定容，制备得到待测样品溶液。钛渣或钒渣的检测方法是按所述消解方法制备待测样品溶液，然后采用电感耦合等离子体质谱法以在线式内标进行校正，检测待测样品溶液中重金属元素的含量。本发明专利技术方法使待测样品中金属元素能完全消解，提高了测定结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
钛渣或钒渣的消解方法和检测方法
本专利技术属于金属元素检测分析
，具体涉及钛渣或钒渣的消解方法和检测方法。
技术介绍
钒、钛是一种重要的战略资源，在国防及民用工业领域均获得了广泛深入的应用，其资源储量以多元素共生的钒钛磁铁矿赋存形式最为丰富，其特色是共存含有多种重金属元素，并且在提取钒、钛的工艺流程中部分重金属有害元素可能富集沉积于钛渣、钒渣之中。为确保钒钛制品的生产原料、制造过程以及废物排放等全流程均符合国家环保产业政策要求，需要掌握测定钛渣、钒渣中Hg、Ag、As、Sb、Bi、Pb、Sn、Cd、Cr等重金属有害元素含量的检测技术，为钒钛生产流程所产生固体废弃物进行无公害环保安全处置或资源化回收利用提供技术支持。通常，检验固体废弃物中重金属有害元素的样品溶液制备方法包括浸提法和全消解两类方法，测定元素含量的检测方法主要包括原子吸收光谱法(石墨炉、火焰或冷汞)、氢化物发生原子荧光光谱法(HG-AAS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和电感耦合等离子体原子质谱法(ICP-MS)等。浸提法制备样品溶液主要采用水或极稀酸在常温下振荡数小时提取浸出固体废弃物中可溶性的重金属元素。浸提法主要用于模拟固废在降雨等自然条件下对环境的影响，只能用于测定固废中混合、夹杂且能够被水或稀酸溶解浸取的重金属有害元素的含量，不能用于测定固废样品中的水不溶性、被基体组分包裹、与基体组分化合或生成混晶等形态存在的重金属有害物质，为了掌握样品中含有的以各种形态存在的重金属有害元素的含量，需要采用对样品进行完全消解的样品溶液制备方法，确保样品中基体组分和以各种形态存在的待测重金属有害物质均能够被有效消解进入所制备的样品溶液之中。固废样品的全消解方法有很多，通常需要根据与后续测定元素含量的方法相互匹配来进行选择。例如，以硝酸-盐酸混合试剂在沸水浴中加热溶解样品，再以硼氢化钾(或硼氢化钠)将溶液中Hg、As、Pb等元素还原为原子态汞或砷化氢、铅化氢，然后采用氢化物发生原子荧光光谱法测定溶液中Hg、As、Pb等有害元素的含量；以用高锰酸钾和过硫酸钾在硫酸-硝酸介质中消解样品，或用溴酸钾-溴化钾混合剂在硫酸介质中消解样品，并且强氧化介质确保汞被氧化为二价汞，所制备样品溶液先加入盐酸羟胺还原过量氧化剂，然后再以氯化亚锡将二价汞还原生成金属汞，在室温下通入空气或氮气将金属汞气化，采用冷原子吸收光谱法测定汞的含量；现有技术中，以加入重铬酸钾或硫酸等作为保护剂以确保溶液呈氧化性以避免汞挥发损失的方法，由于加入了重铬酸钾导致不能对样品所含重金属有害元素铬进行检测分析，而且重铬酸钾或硫酸的引入大大增加了样品检测溶液的盐类浓度等基体复杂性，以及对ICP-MS由镍材质制成的接口锥产生腐蚀作用，易电离易激发的碱金属离子钾也增加了背景噪音，基体效应等干扰因素对重金属元素测定的影响。上述全消解方法还存在操作步骤繁琐、流程长、试剂消耗过多等缺点。现有技术中还有采用盐酸或以硝酸-盐酸混合酸作为消解试剂，在微波消解仪消解样品，以ICP-MS、ICP-AES等方法测定样品溶液中Ag、Sb、Bi、Pb、Sn、Cd、Cr等重金属有害元素的含量。但是，该方法难以满足快速、准确测定钛渣、钒渣中Hg、Ag、As、Sb、Bi、Pb、Sn、Cd、Cr等重金属有害元素含量的需要，其主要原因包括：(1)该方法采用盐酸作为消解试剂，引入的大量氯离子与氩原子结合生成的多原子离子40Ar35Cl对75As产生质谱重叠干扰，而且As只有75As这一个同位素，此介质条件下通常不能采用ICP-MS测定重金属元素As的含量；(2)该方法未将汞元素列入检测范围，汞的测定仍采用更传统的冷汞原子吸收光谱或氢化物发生原子荧光光谱进行检测；(3)钛渣、钒渣样品的基体组分中二氧化钛、三氧化二铝、二氧化硅、游离碳和各类碳化物等难溶性成分的含量较高，现有样品溶液制备方法无法快速有效地将钛渣、钒渣中难溶性基体组分以及被其包裹、化合或生成混晶等有毒有害物质完全消解进入溶液，消解反应完成后溶液中仍然存在有大量不溶残渣，导致测定结果偏低；(4)盐酸具有还原性，消解介质的氧化性不足易导致汞元素以原子态金属汞单质的形态存在，在消解反应或测定过程中极具挥发性的汞易从溶液中挥发逸出损失，导致测定结果偏低；(5)钛渣、钒渣样品通常含有二氧化钛、三氧化二铝、二氧化硅、氧化钙、氧化镁、五氧化二钒、三氧化二铁、氧化钠和氧化钾等基体成分，基体组成复杂且含量波动大不稳定，影响检测结果的准确性和精密度水平。
技术实现思路
针对现有的消解方法对钛渣或钒渣中的难溶性成分不能完全消解，汞等易挥发的待测元素在消解过程中易逸出损失。本专利技术的第一目的在于提供钛渣或钒渣的消解方法。包括如下步骤：称取待测样品置于容器中，加入水、硝酸、氢氟酸和过氧化氢，在密闭条件下采用微波加热的方式进行消解，消解结束后将容器冷却至室温，以水定容，制备得到待测样品溶液。其中，上述钛渣或钒渣的消解方法中，每称取待测样品的量为0.1～0.4g，加入水的量为10～15mL，加入硝酸的量为10～15mL，加入氢氟酸的量为2～3mL，加入过氧化氢的量为1.0～1.5mL。进一步地，所述硝酸的质量百分比浓度为65～68％；所述氢氟酸的质量百分比浓度为40％～47％；所述过氧化氢的质量百分比浓度≥30％。进一步优选地，所述水、硝酸、氢氟酸和过氧化氢的体积比为10：10：2：1。其中，上述钛渣或钒渣的消解方法中，所述微波加热的方式是以8～10min升至110～130℃保温3～5min；然后以5～10min升温至160～180℃保温10～15min。其中，上述钛渣或钒渣的消解方法，所述密闭条件要保持容器内的压力小于800psi。本专利技术的第二目的在于提供钛渣或钒渣的检测方法。该检测方法按照上述的消解方法制备待测样品溶液，然后采用电感耦合等离子体质谱法以在线式内标进行校正，检测待测样品溶液中重金属元素的含量。进一步地，所述内标法采用的内标校正液为1～5ng/mL的Rh；待测样品溶液与内标校正液按体积比为1:1在线混合进行检测。进一步地，所述重金属元素包括Hg、Ag、As、Sb、Bi、Pb、Sn、Cd和Cr中的至少一种。进一步地，所述电感耦合等离子体质谱的检测条件为：高频发射功率1100W，雾化气流速0.75L/min，试液提升量1.00mL/min，分辨率0.7amu，测量点/峰21，扫描次数3，驻留时间150ms。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用水、硝酸、氢氟酸和过氧化氢作为消解剂，在高压密闭的条件下采用微波加热对钛渣或钒渣进行消解，确保了钛渣、钒渣样品中的全部基体组分以及待测重金属有害元素均能够完全被消解进入溶液，提高了测定结果的准确性。本方明消解方法在消解过程中构成了强氧化性介质体系，确保了汞元素以二价离子状态稳定地保存在样品溶液之中，避免了汞被还原成易挥发性的汞原子而逸出损失。本专利技术检测方法采用电感耦合等离子体质谱法以在线式内标进行校正，检测待测样品溶液中重金属元素的含量，消除了基体效应的干扰，提高了元素含量检测结果的准确度和精密度水平，可用于同时测定钛渣或钒渣中0.000011％～0.1％的Hg、Ag、As、Sb、Bi、Pb、Sn、Cd、Cr等重金属有害元素的含量。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钛渣或钒渣的消解方法，其特征在于包括如下步骤：称取待测样品置于容器中，加入水、硝酸、氢氟酸和过氧化氢，在密闭条件下采用微波加热的方式进行消解，消解结束后将容器冷却至室温，以水定容，制备得到待测样品溶液。

【技术特征摘要】
1.钛渣或钒渣的消解方法，其特征在于包括如下步骤：称取待测样品置于容器中，加入水、硝酸、氢氟酸和过氧化氢，在密闭条件下采用微波加热的方式进行消解，消解结束后将容器冷却至室温，以水定容，制备得到待测样品溶液。2.根据权利要求1所述的钛渣或钒渣的消解方法，其特征在于：所述每称取待测样品的量为0.1～0.4g，加入水的量为10～15mL，加入硝酸的量为10～15mL，加入氢氟酸的量为2～3mL，加入过氧化氢的量为1.0～1.5mL。3.根据权利要求1或2所述的钛渣或钒渣的消解方法，其特征在于：所述硝酸的质量百分比浓度为65～68％；所述氢氟酸的质量百分比浓度为40％～47％；所述过氧化氢的质量百分比浓度≥30％。4.根据权利要求1～3任一项所述的钛渣或钒渣的消解方法，其特征在于：所述微波加热的方式是以8～10min升至110～130℃保温3～5min；然后以5～10min升温至160～180℃保温10～15min。5.根据权利要求1～4任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：成勇，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51