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物探与化探  2025, Vol. 49 Issue (6): 1380-1385    DOI: 10.11720/wtyht.2025.2434
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电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定锰矿石中五种氧化物
张鹏鹏1,2(), 徐冰旭3(), 胡梦颖1,2, 徐进力1,2, 刘彬1,2, 张灵火1,2, 白金峰1,2
1.中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所, 河北 廊坊 065000
2.自然资源部 地球化学探测重点实验室, 河北 廊坊 065000
3.中国地质科学院 矿产综合利用研究所, 四川 成都 610041
Determining five oxides in manganese ores using inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy
ZHANG Peng-peng1,2(), XU Bing-xu3(), HU Meng-ying1,2, Xu Jin-li1,2, LIU Bin1,2, ZHANG Ling-huo1,2, BAI Jin-feng1,2
1. Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang 065000, China
2. Key Laboratory of Geochemical Exploration, Ministry of Natural Resources, Langfang 065000, China
3. Institute of Comprehensive Utilization of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Chengdu 610041, China
全文: PDF(422 KB)   HTML
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摘要 锰矿是钢铁行业中重要的原料之一,准确测定锰矿石中的主量组分是锰矿石分析的重要部分。本文对比王水溶样、四酸溶样和五酸溶样3种不同溶样体系,同时对盐酸、硝酸和王水3种不同的浸提条件做了研究,结合电感耦合等离子体发射光谱对锰矿中的5种氧化物进行测定。结果表明,四酸或五酸溶样,盐酸浸提,均能达到满意的测定结果;选择K 766.490 nm、Ca 184.006 nm、Na 589.592 nm、Mg 279.553 nm和Al 396.152 nm作为分析谱线,采用标准溶液基体匹配原则,可消除测定过程中可能存在的干扰;该方法Na、Mg、K、Ca和Al的检出限分别为2.7×10-6、2.1×10-6、1.5×10-6、1.7×10-6和2.3×10-6,选取2个锰矿石国家一级标准物质测定5种氧化物,相对标准偏差(RSD)均不超过5.0%,精密度较好;选取5个锰矿石标准物质进行验证,其5种氧化物相对误差(RE)均小于10%,准确度良好,测定值与推荐值基本吻合;对 5个未知含量的锰矿石中的5种氧化物进行加标测定,回收率在90%~110%之间,准确度满足分析测定的要求。该方法简化了样品前处理步骤,提高了效率,降低了成本,适合大批量样品分析,经标准物质验证,其准确度、精密度均达到行业标准的要求,适用于锰矿石样品中5种氧化物的测定。
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张鹏鹏
徐冰旭
胡梦颖
徐进力
刘彬
张灵火
白金峰
关键词 锰矿石氧化物酸溶体系电感耦合等离子体光谱仪    
Abstract

Manganese ores are significant raw materials in the iron and steel industry. Accurately determining their major components is critical for the analysis of manganese ore composition. Based on three acid dissolution systems, i.e., aqua regia (HNO3+HC), tetracid (HNO3+HF+HClO4+HCl), and pentaacid (HNO3+HF+H2SO4+HClO4+HCl) solutions, and three extraction conditions, i.e., hydrochloric acid, nitric acid, and aqua regia, this study determined five oxides in manganese ores using inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy (ICP-OES). The results indicate that the pentaacid or pentaacid solution and the extraction with hydrochloric acid achieved encouraging determination results. Spectral lines with wavelengths of 766.490 nm (K), 184.006 nm (Ca), 589.592 nm (Na), 279.553 nm (Mg), and 396.152 nm (Al) were analyzed. The possible interference in the determination process was eliminated based on the standard solution matrix matching principle. The detection limits of Na, Mg, K, Ca, and Al were 0.000 27%, 0.000 21%, 0.000 15%, 0.000 17%, and 0.000 23%, respectively. The determination results of all five oxides in two national primary reference materials for manganese ores showed relative standard deviations (RSD) not exceeding 5.0%, suggesting fair precision. The verification results of all five oxides in five reference materials showed relative errors (RE) below 10%, demonstrating high accuracy, with the measured values roughly consistent with the recommended values. The spiked determination of five oxides in five manganese ores with unknown content yielded recovery rates ranging from 90% to 110%, suggesting that the accuracy met the analytical requirements. Therefore, the ICP-OES method simplifies sample pretreatment, improves efficiency, and reduces costs, thereby applying to batch sample analysis. The verification using reference materials demonstrates that its accuracy and precision meet industrial standards, establishing the ICP-OES method as an effective approach for determining the five oxides in manganese ore samples.

Key wordsmanganese ore    oxide    acid dissolution system    inductively coupled plasma-optical emission spectrometer
收稿日期: 2023-10-11      修回日期: 2025-10-11      出版日期: 2025-12-20
ZTFLH:  P632  
  O657.31  
基金资助:国家重点研发计划课题(2021YFC2903001);中国地质科学院基本科研业务费专项资金项目(AS2020J04)
通讯作者: 徐冰旭
引用本文:   
张鹏鹏, 徐冰旭, 胡梦颖, 徐进力, 刘彬, 张灵火, 白金峰. 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定锰矿石中五种氧化物[J]. 物探与化探, 2025, 49(6): 1380-1385.
ZHANG Peng-peng, XU Bing-xu, HU Meng-ying, Xu Jin-li, LIU Bin, ZHANG Ling-huo, BAI Jin-feng. Determining five oxides in manganese ores using inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy. Geophysical and Geochemical Exploration, 2025, 49(6): 1380-1385.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2025.2434      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2025/V49/I6/1380
参数 数值 参数 数值
等离子体功率/W 1150 长波积分时间/s 20
雾化器压力/psi 30 短波积分时间/s 10
辅助气流量/(L·min-1) 1.0 冷却气流量/(L·min-1) 14
蠕动泵速/(r·min-1) 60 清洗时间/s 20
Table 1  仪器工作参数
氧化物 标准物质 认定值/% 王水溶样
测定值/%
四酸溶样
测定值/%
五酸溶样
测定值/%
测定值与认定值误差/%
王水溶样 四酸溶样 五酸溶样
Na2O GBW07261 0.04 0.047 0.040 0.044 19.00 0.50 10.00
GBW07262 0.05 0.054 0.052 0.054 8.40 4.00 8.00
MgO GBW07261 0.64 0.577 0.599 0.601 9.84 6.30 6.06
GBW07262 1.44 1.436 1.474 1.436 0.22 2.40 0.23
K2O GBW07261 1.00 0.981 0.993 0.951 1.87 0.67 4.87
GBW07262 0.46 0.425 0.439 0.422 7.57 4.39 8.22
CaO GBW07261 1.06 1.042 1.066 1.104 1.67 0.57 4.24
GBW07262 3.60 3.330 3.460 3.419 7.50 3.88 5.03
Al2O3 GBW07261 2.20 2.108 2.204 2.207 4.16 0.21 0.32
GBW07262 3.00 2.929 2.974 2.897 2.34 0.85 3.42
Table 2  消解方法分析结果比较
氧化物 标准物质 认定
值/%
盐酸浸提
测定值/%
硝酸浸提
测定值/%
王水浸提
测定值/%
Na2O GBW07261 0.04 0.043 0.049 0.046
GBW07262 0.05 0.053 0.050 0.045
MgO GBW07261 0.64 0.61 0.56 0.58
GBW07262 1.44 1.51 1.39 1.35
K2O GBW07261 1.00 0.97 0.54 0.96
GBW07262 0.46 0.45 0.26 0.40
CaO GBW07261 1.06 1.11 1.11 1.09
GBW07262 3.60 3.63 3.59 3.23
Al2O3 GBW07261 2.20 2.24 1.68 2.18
GBW07262 3.00 3.13 2.65 2.77
Table 3  不同浸提酸对测定结果的影响
元素 测定值/(mg·L-1)
1%Mn 4%Mn 8%Mn 10%Mn 20%Mn 25%Mn
K 10.17 10.14 10.05 10.05 10.99 11.20
Ca 9.96 9.92 9.83 9.67 10.90 11.14
Na 9.74 9.93 9.97 10.05 13.82 14.85
Mg 10.02 9.90 9.78 9.51 9.49 9.44
Al 10.24 10.15 10.48 10.83 12.25 12.99
Table 4  不同浓度的Mn基体对K、Ca、Na、Mg、Al测定结果的影响
元素 波长 相关系数 线性方程 检出限/
10-6
K 766.490 0.9999 y=1.3565×103x+15.949 1.5
Ca 184.006 0.9999 y=6.0257×10x+4.8343 1.7
Na 589.592 0.9999 y=2.9602×103x+54.545 2.7
Mg 279.553 0.9994 y=3.1583×104x+2.4967×103 2.1
Al 396.152 0.9993 y=9.1696×102x+8.9783 2.3
Table 5  校准曲线线性方程、相关系数和检出限
编号 GBW07261 GBW07262
Na2O MgO K2O CaO Al2O3 Na2O MgO K2O CaO Al2O3
1 0.043 0.59 0.99 1.06 2.29 0.049 1.54 0.45 3.46 3.21
2 0.044 0.58 0.97 1.04 2.22 0.044 1.46 0.44 3.36 3.10
3 0.046 0.60 1.00 1.07 2.28 0.048 1.53 0.46 3.51 3.32
4 0.043 0.58 0.97 1.06 2.27 0.044 1.50 0.45 3.48 3.24
5 0.044 0.60 1.00 1.05 2.24 0.044 1.47 0.44 3.41 3.22
6 0.042 0.58 0.96 1.02 2.22 0.044 1.48 0.44 3.38 3.12
7 0.043 0.57 0.94 1.00 2.09 0.044 1.42 0.43 3.34 3.06
8 0.041 0.55 0.91 0.98 2.07 0.044 1.39 0.42 3.23 2.93
9 0.042 0.61 1.00 1.07 2.29 0.048 1.44 0.42 3.29 3.06
10 0.041 0.63 1.03 1.09 2.30 0.045 1.41 0.42 3.24 2.99
平均值/% 0.043 0.59 0.98 1.04 2.23 0.045 1.47 0.44 3.37 3.12
标准值/% 0.04 0.64 1.00 1.06 2.20 0.05 1.44 0.46 3.60 3.00
RSD/% 4.08 3.93 3.31 3.29 3.71 4.60 3.43 3.19 2.92 3.96
Table 6  方法精密度结果
氧化物 标准物质 认定值
/%
测定值/% 准确度
/%
回收
率/%
本文方法 传统方法
Na2O GBW07261 0.04 0.043 0.044 7.50
GBW07262 0.05 0.054 0.054 8.00
GBW07264 0.03 0.032 0.033 6.67
GBW07265 0.02 0.021 0.020 5.00
GBW07266 0.04 0.044 0.044 10.0
未知样品1 0.78 0.78 94.4
未知样品2 1.28 1.29 103.1
未知样品3 1.08 1.07 98.2
未知样品4 0.87 0.87 93.2
未知样品5 0.61 0.62 93.0
MgO GBW07261 0.64 0.59 0.58 -7.44
GBW07262 1.44 1.48 1.48 3.08
GBW07264 0.10 0.10 0.11 1.51
GBW07265 3.50 3.58 3.58 2.34
GBW07266 3.82 3.92 3.94 2.67
未知样品1 5.35 5.36 92.3
未知样品2 4.42 4.41 96.2
未知样品3 5.09 5.06 108.7
未知样品4 5.08 5.07 100.3
未知样品5 5.50 5.03 101.6
K2O GBW07261 1.00 0.98 0.97 -1.56
GBW07262 0.46 0.45 0.43 -1.25
GBW07264 0.72 0.74 0.73 2.83
GBW07265 0.46 0.45 0.44 -0.26
GBW07266 0.70 0.70 0.71 0.94
未知样品1 1.73 1.72 93.0
未知样品2 3.59 3.59 93.7
未知样品3 2.67 2.65 101.2
未知样品4 2.21 2.20 94.1
未知样品5 1.24 1.24 92.5
CaO GBW07261 1.06 1.05 1.03 -0.54
GBW07262 3.60 3.44 3.42 -4.38
GBW07264 0.05 0.05 0.05 -1.44
GBW07265 14.7 13.9 13.8 -5.00
GBW07266 19.8 18.8 18.9 -5.05
未知样品1 17.76 17.75 96.3
未知样品2 13.74 13.75 96.1
未知样品3 15.93 15.94 98.3
未知样品4 16.74 16.72 110.0
未知样品5 19.26 19.24 101.1
Al2O3 GBW07261 2.20 2.22 2.21 1.12
GBW07262 3.00 3.15 3.12 5.23
GBW07264 8.97 8.27 8.24 7.79
GBW07265 1.68 1.72 1.71 2.94
GBW07266 2.49 2.63 2.61 5.97
未知样品1 5.73 5.71 98.2
未知样品2 9.54 9.52 100.7
未知样品3 8.19 8.17 96.4
未知样品4 7.02 7.01 109.1
未知样品5 4.21 4.21 101.5
Table 7  方法准确度
[1] Standardization Administration of the People's Republic of China. GB/T1511—2016Manganeseores—Determinationofcalciumandmagnesiumcontents—EDTAtitrimetricmethod[S]. Beijing: Standards Press of China, 2016.
[2] 中国国家标准化管理委员会. GB/T1513—2006锰矿石钙和镁含量的测定火焰原子吸收光谱法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007.
[2] Standardization Administration of the People's Republic of China. GB/T1513—2006Manganeseores—Determinationofcalciumandmagnesiumcontents—Flameatomicabsorptionspectrometricmethod[S]. Beijing: Standards Press of China, 2007.
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[3] Standardization Administration of the People's Republic of China. GB/T1510—2016Manganeseores—Determinationofaluminiumcontent—EDTAtitrimetricmethod[S]. Beijing: Standards Press of China, 2016.
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