摘要：分别使用3种方法对高铝质耐火材料进行前处理，并采用火焰原子吸收光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法测定高铝质耐火材料中CaO和MgO含量，结果发现测定结果十分接近，都可取得相对 准确的测定结果。
关键词：高铝质耐火材料；测定方法 ；对比
高铝耐火材料制品，具有较高的耐火度、耐压强度和荷重软化温度，用于砌筑各种大型高炉，如炼钢炉、热风炉、电炉、回转窑等热工设备的高温部位。原料主要有铝矾土、刚玉、粘土，等等。
高铝质耐火材料中Al2O3含量大于48％，而和MgO含量往往比较低。大量Al2O3的存在对和MgO含量测定有一定干扰，本实验室参加了由北京中实国际实验室能力验证研究有限公司组织实施的NILPT-0424高铝质耐火材料化学成分分析(国际比对)能力验证，故而对高铝质耐火材料中和MgO含量测定使用了不同的前处理方法，并分别采用了火焰原子吸收光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法两种分析方法对其进行测定。
1 试验部分
1.1 主要试剂与设备
试验所用试剂均为优级纯；所用玻璃器皿为石英材质。
氢氟酸：40％；
高氯酸：70％；
盐酸：p=1.19g／mL；
硝酸：p=1.42g,／mL；
盐酸：1+1；
镧溶液(50g／t,)：称取29.32g氧化镧，置于烧杯中，加入少量水润湿，在搅拌下滴加浓盐酸至溶解完，加热煮沸至溶液清亮，冷却，转入容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；
氧化钙标准溶液(1mg／mL)：称取.7848g±0.0001g预先经105～110℃干燥2h的高纯碳酸钙于300mL烧杯中，加入100mL水，逐滴加入20mL盐酸(1+1)，完全溶解后加热至微沸，驱尽二氧化碳。冷却后，移人1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀；
氧化镁标准溶液(1mg／mL)：称取0.5000g±0.0001g预先经950℃灼烧至恒重的高纯氧化镁于300mL烧杯中，加入50mL水和10mL盐酸(1+1)，加热溶解，冷却，移入500mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀；
氧化钙一氧化镁混合标准溶液：取20.00ml氧化钙标准储备溶液和10.00mL氧化镁标准储备溶液于石英容量瓶中，稀释至标线，摇匀。此溶液氧化钙的浓度为0.1mg／mL，氧化镁的浓度为O.05mg／mL；氧化铝溶液(含Al2O3 22.5mg／mL)：称取1.1908g金属铝(99.999％)，置于250ml烧杯中，加入26ml盐酸(1+1)，加热至完全溶解，冷却，移人100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；
氯化锶(SrC1·6H0)溶液：200g／L。贮于塑料瓶中；
分析天平：精确至0.0001g；
电炉及调压器；
马弗炉；
原子吸收光谱仪；
电感耦合等离子体发射光谱仪。
1.2 试验方法
1.2.1 方法一
1.2.1.1 样品前处理
称取0.1g(精确至0.1mg)经研磨、105℃干燥小时的试样，置于铂金坩埚中，用少量水润湿，加入2ml硝酸、5ml高氯酸、10m1氢氟酸，加热分解至冒尽白烟，取下，稍冷，用水冲洗铂金坩埚壁，加入高氯酸，继续加热至冒尽白烟，取下，冷却。加入2ml盐酸(1+1)、5ml水，加热蒸干，取下，冷却。加入2.5ml盐酸(1+1)、10ml水，低温加热至盐类溶解，取下，冷却。移入100ml容量瓶中，加入5.0ml镧溶液，用水稀释至刻度，摇匀。
1.2.1.2 标准曲线绘制
准确移取0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，8.00，10.00ml氧化钙一氧化镁混合标准溶液，置于一组100ml容量瓶中，加4ml盐酸(1+1)、5.0ml镧溶液、2.0m1氧化铝溶液，用水稀释至刻度，摇匀。用空气一乙炔火焰，以水调零，于火焰原子吸收光谱仪波长422.7am和285.2nm处，分别测量氧化钙、氧化镁的吸光度。以氧化钙、氧化镁浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，分别绘制标准曲线。
1.2.1.3 样品测定
用空气一乙炔火焰，以试剂空白调零，于火焰原子吸收光谱仪波长422.7am和285.2nm处，分别测定处理过的样品溶液中氧化钙、氧化镁的吸光度，从标准曲线上查出相应的氧化钙、氧化镁量。
1.2.2方法二
1.2.2.1 样品前处理
称取样品0.1g左右，精确至0.1mg。用水润湿，加入1mL高氯酸、5mL氢氟酸，于低温电炉上加热分解，升高温度蒸发至高氯酸白烟冒尽。冷却后，加入4mL盐酸(1+1)和10mL水，加热至盐类全部溶解，冷却至室温。移人100ml容量瓶中，加入.0ml氯化锶溶液，用水稀释至刻度，摇匀。
1.2.2.2 标准曲线绘制
准确移取0，1.O0，2.O0，3.00，4.00，5.O0，6.O0，8.00，10.00ml氧化钙一氧化镁混合标准溶液，置于一组100ml容量瓶中，加4ml盐酸(1+1)、5.0ml氯化锶溶液、2.0ml氧化铝溶液，用水稀释至刻度，摇匀。用空气一乙炔火焰，以水调零，于火焰原子吸收光谱仪波长422.7nm和285.2am处，分别测量氧化钙、氧化镁的吸光度。以氧化钙、氧化镁浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，分别绘制标准曲线。
1.2.2.3 样品测定
样品测定同1.2.1.3。
1.2.3 方法三
1.2.3.1 样品前处理
称取样品0.1g，精确至0.O1nag置于铂坩埚中。
用少量超纯水润湿，加入2mL高氯酸和5mL氢氟酸，于低温电炉上加热分解，升高温度蒸发至高氯酸白烟冒尽。取下冷却后，加入10mL盐酸(1+1)和适量超纯水，加热煮沸后保持微沸3～5min后取下冷却至室温。移人100mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。
1.2.3.2 标准曲线绘制及测定
取氧化钙 一氧化 镁标 准混合 溶液 (0.O0，0.50，1.O0，2.50，5.O0，10.O0，15.O0，20.O0mL)分别放人一组100mL容量瓶中，加入10mL盐酸(1+1)溶液和2.O0mL氧化铝溶液，稀释至标线，摇匀。ICP仪器预热稳定后，于波长315.887nm处、285.213nm处先测定标准溶液中氧化钙、氧化镁的光强度，并以氧化钙、氧化镁浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，分别绘制标准曲线，再测定空白和试液的光强度，从标准曲线上查出相应的氧化钙、氧化镁量。
2 测定结果
3种方法测定结果如表1所示：
表1 3种方法测定氧化钙、氧化镁值
从表1可以看出，3种方法测定的结果均相差无几，极差氧化钙为0.0082％，氧化镁为0.0012％，都小于0.O1％，这在仪器分析检测上是被允许的。
北京中实国际实验室能力验证研究有限公司公布该高铝质耐火材料氧化钙和氧化镁国际比对结果见表2：
从公布的结果来看，实验室问的z比分数都小于1，为满意结果。此说明采用不同的样品前处理以及不同测定方法，都能得到较准确的结果。
3 分析讨论
(1)本试验中，所有玻璃器皿均采用石英材质，这是由于采用玻璃器皿时，玻璃器皿中含有一定量的钙、镁，加热放置过程中会有少量溶出，这对于低含量的钙、镁检测结果会造成影响。
(2)方法一和方法二的最大区别在于所加释放剂不同。在原子吸收光谱法中，释放剂的作用是释放与干扰物质能生成比被澳4元素更稳定的化合物，使被测元素释放出来。由于磷酸钙干扰钙的测定，铝干扰镁的测定，故需要在试液中加入释放剂。镧盐或锶盐均可以起到防止磷酸盐对钙以及铝对镁测定的干扰的作用，因此方法一和方法二测定结果十分接近。
而镁与铝能形成合金混合物，使镁在火焰中的原子化效率大大降低，因此镁的吸光度下降。由于镧(或锶)和铝形成稳定的化合物，使镁在铝一镁化合物中释放出来，在火焰中的原子化效率得到恢复。
(3)方法三是采用电感耦合等离子体发射光谱测定。等离子体的工作温度比其它光源高，且又是在惰性气氛条件下，原子化条件极为良好，有利于难溶化合物的分解和元素的激发，因此对大多数元素都有很高的分析灵敏度，不需要加入任何物质来消除化学干扰。
4 结论
本文使用不同的前处理方法通过火焰原子吸收光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法两种分析方法对高铝质耐火材料中的CaO和MgO含量进行了测定。从几种方法来看，样品分解环节，方法一所加入酸试剂多于其他两种方法，且过程较为繁杂；试样溶液制备环节，方法一和方法二基本相似，只是释放剂不同，而方法三相对简单，不需要任何释放剂；样品测定环节，方法一和方法二均采用原子吸收光谱法，为单元素测定，即一次只能测定一个元素，而方法三使用电感耦合等离子体发射光谱法，可以同时测定氧化钙、氧化镁含量。而这3种方法所测得的结果相差无几，均为准确结果。综上所述，方法三即电感耦合等离子体发射光谱法具有操作简单，灵敏度高等诸多优点，且一次性制备样品可同时测定多种元素，因而优先推荐。
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