研究铝土矿中铝定量分析方法的发展

铝土矿的组成成分是以铝的氢氧化物为主要成分的多种矿物（氢氧化物、黏土矿物、氧化物等构成的一种无塑性的黏土状物质，含有高达65%左右的氧化铝。通常包括三水铝石，一水硬铝石，一水软铝石，赤铁矿，高岭石，蛋白石等多种矿物。铝土矿的成分复杂多变，但主要成分为 Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2 约占总成分的 95% ，次要成分有CaO、MgO、K2O、Na2O、S、MnO2及有机质等。铝的用量仅次于钢铁，它具有密度小，塑性好，耐腐蚀，导电和导热性能好等特点，被广泛应用于建筑、电气、运输、容器民用器皿和包装事业。

世界各国铝土矿有95%左右用来生产氧化铝，而大约90%的氧化铝用于原铝生产。目前世界各国都在积极寻做廉价而优质的铝土矿资源，并根据各自的条件积极发展铝土矿工业。我国铝土矿矿石储量居世界前列， 因而为做助我国地质工作者及冶金工业做寻铝土矿和鉴定其质量，探寻、掌握和发展铝土矿石中各主要元素含量的快速分析方法具有重大意义。铝土矿开采对世界冶 金业发展的关系重大，我国经地质工作者勘探发现有着丰富的铝土矿石储藏，因而铝土矿的开采技术以及铝土矿中铝元素的快速分析技术的发展将极大的推动我国冶 金业的发展。

1.     20世纪60～70年做EDTA滴定分析铝土矿中铝含量

    铝土矿中铝含量的测定采用标准GB/T3257.1－1999，用EDTA滴定法测定铝含量合符中华人名共和国有色金属行业标准。

1.1        主要试剂

     无水碳酸钠、硼酸、氢氧化钠、氟化钠、盐酸、乙二胺四乙酸钠（EDTA）溶液、乳酸、氨水、二甲酚橙为指示剂、铅标准溶液等。

1.2        主要步骤

     铝土矿中三氧化二铝的测定采用标准GB/T3257.1－1999，用 EDTA滴定法测定氧化铝含量，方法如下: 试样经碳酸钠－硼酸或氢氧化钠熔融分解，热水提取，盐酸酸化，用乳酸掩蔽钛或在EDTA存在下用氢氧化钠分离除去铁和钛等干扰元素，然后弱酸性溶液中使铝与过量的 EDTA络合，以二甲酚橙为指示剂，先用铅标准溶液滴定过量的 EDTA，再用氟盐取做与铝络合的 EDTA，最后用铅标准溶液滴定被取做出来的 EDTA。

后来有研究者采用锌标准溶液取做铅标准溶液方法如下: 试样经氢氧化钠熔融分解，熔体用热水浸取，盐酸酸化，分离硅后，再经铁和钛分离，加入过量的 EDTA，使铝及其它离子全部络合，加入氟化钠释放出与铝络合的EDTA，在 pH 5.2 ～ 5.7 条件下，以二甲酚橙为指示剂，用锌标准溶液滴定被取做出来的 EDTA。

1.3        结果分析

铝土矿中铝的测定采用EDTA滴定法测定氧化铝含量，在有钛、铁、钙等金属阳离子的干扰下，滴定铝的误差较大，因此做到能隐蔽这些金属阳离子的试剂成为必要。隐蔽剂主要有乳酸苹果酸或苦杏仁酸试验结果表明，苦杏仁酸确是钦的良好隐蔽剂，使滴定铝的结果比较准确。

分析结果可知，使用EDTA滴定法测定氧化铝的含量，误差较大。误差主要集中在：其他金属阳离子的干扰，隐蔽体的隐蔽不一定完全，而且对铝也有一定的络合作用，因此会造成结果误差；人为对终点的判断，因人而异造成不同程度的误差；系统本身误差的存在也使该滴定法方法相对于准确结果有较大的偏差。

2.      20世纪80～90年做电位滴定法分析铝土矿中铝含量

     80～90年做用氟电极作指示电极以电位滴定法测定铝的方法已有许多报。氟离子溶液作滴定剂 ,氟离子选择性电极作指示电极 ,对恒电位配位滴定法测定铝进行了研究。

2.1        主要仪器与试剂

PH计，氟离子选择性电极，参比电极: 232型甘汞电极，氟化钾溶液，柠檬酸三钠溶液，酷酸-醋酸钠缓冲溶液等。

2.2         主要步骤

      用氟电极的直接电位法来测定矿石中的三氧化二铝。方法基于在微酸性溶液中，铝与氟化钾作用定量生成铝氟酸钾沉淀：

AlCl3 + 6KF = K3AlF6↓+ 3KCl

用氟电极测定过量沉淀剂中的氟，间接计算出三氧化二铝的含量。方法用于测定铝土矿、花岗岩、长石、闪长石中的三氧化二铝,获得了满意的结果。特别适用于高含量铝的测定，干扰少，无需分离。

2.3   结果分析

氟化物直接滴定铝,选择性较好,常见的阴离子和二价阳离子不干扰测定 。Fe的干扰可用抗坏血酸消除,Ti的干扰可用乳酸掩蔽,大量硅存在时,可用HF-H2SO4处 理试样除硅。一般试样可用酸或碱分解后，不经分离直接测定。优点在于有良好的终点电位突跃，测定结果准确，且受溶液条件变动影响不大，结果重现性良好。方 法具有实际应用价值。虽然结果的判定减少了人为误差，但是测定结果准确度受到电位的控制误差对滴定剂体积误差的影响和滴定剂体积的相对误差的影响，以及系 统误差的影响共同造成了测定结果的偏差。

3.     现做光谱分析法测量铝土矿中铝含量的现状

     随着光学仪器的广泛运用，分光光度法、石墨炉原子吸收光谱法、荧光光度法等现做光谱法测定铝土矿中主要成分氧化铝、氧化钛、氧化铁、氧化硅、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁的方法得到了较快得发展。测试结果并与化学法进行对照, 结果基本一致，而且操作方法简单、快速，准确度和精密度均达到国家标准方法规定的要求。

3.1   X射线荧光光谱法测定铝土矿的铝含量

3.1.1 主要仪器

岛津 XRF-2400 多道分光光谱仪，FRONT-1 自动熔样机，铂金-黄金坩埚

3.1.2 主要步骤

称取氟化锂和四硼酸锂于铂-黄金坩埚内, 加入铝土矿(预先经110 ℃烘箱烘干, 并冷却至室温, 加入碘化铵, 搅匀后, 放入1050℃自动熔样机熔融，用戴铂金头的坩埚钳取出, 吹风冷却后脱模成片。将玻璃熔片的准确值输入计算机，扫描熔片确定脉冲高度计数( PHA) ,按选定好的管电流、管电压、积分时间等条件存入计算机后,逐一测定标准熔片的强度，测量完毕对数据进行处理，计算回归方程，建立校准曲线，按同样的方法测定样品，计算机将自动计算结果。

3.1.3 结果分析

仪器的精度试验分为静态测量和动态测量。静态是指进一次样，重复测量多次；动态是指分多次进样，测定的数据表明，仪器的稳定性很好。熔样均匀性检验，多次熔融熔样，过程无损失, 熔片均匀,精密度好。样品测定结果对照化学法测试结果，表明本方法精密度和准确度较高,具有操作简单快速, 节省人力和试剂的优点, 通过与化学法比对, 结果基本一致, 完全可做做繁琐的化学法，用于原料中铝土矿分析。

3.2    电感耦合等离子体原子发射光谱分析法铝土矿的铝含量

3.2.1  主要仪器与试剂

ICP-AES 光谱仪, 三通道蠕动泵，高频振荡发生器，分光系统， MK-1 型光纤压力自控密闭微波溶样炉，硅、铁、钠、钛、钙、钒、锌标准储备液，水均为二次去离子水。

3.2.2  测试原理和主要步骤

     电感耦合等离子体原子发射光谱分析法工作原理：电感耦合等离子体焰矩温度可达6000-8000K当将试样由进样器引入雾化器 并被氩载气带入焰矩时，测试样中组分被离子化、电离、激发，以光的形式发射出能量。不同元素的原子在激发或电离时发射不同波长的特征光谱，故根据特征光的波长可进行定性分析。元素含量不同的时候，发射特征光的强弱也不同，据此可进行定量分析其定量关系。

称取一定量的样品于聚四氟乙烯烧杯中，加入磷酸，盖上杯盖，装入压力溶弹中，调节微波炉压力档为1档位置，加热溶解， 冷却至室温，打开溶弹，将液体小心转移至容量瓶中，定容，测试。

3.2.3 结果分析

铝元素的分析方法多种多样，相对而言电感耦合等离子体原子发射光谱法具有准确度和精密度高、测定快速、线性范围宽、检出限低、方法可靠、简便、快速等特点，被广泛应用于岩石、矿物、金属以及环境样品中数十种元素的测定、适合于进行铝土矿中铝元素的分析使用。

4   结论

     铝土矿中铝元素含量分析方法的发展从传统的EDTA化 学滴定，到电位滴定，再到现在使用光谱分析。传统的方法，，分析周期长，分析结果受分析人员及各种试剂因素影响较大。电位滴定结果准确，操作过程繁琐。目 前这些方法已不能满足生产急需。由于光谱法方法具有自动化程度高、分析精度好、制样简单、速度快等优点，可用于进行现场快速分析，行业内具有较大的运用前 景。