ICP測(cè)定多金屬礦樣品中7種元素的研究

韓曉軍

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟?duì)，青海 西寧 810008）

在地質(zhì)勘查中經(jīng)常遇到多種金屬礦共生，形成多金屬礦帶，這類(lèi)礦床中礦石所含的有價(jià)礦物種類(lèi)多，品位高，可進(jìn)行礦產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)和綜合利用，多金屬礦中多元素測(cè)定的傳統(tǒng)方法有容量法、分光光度法、原子吸收法等，但這些方法分析周期長(zhǎng)，過(guò)程復(fù)雜，成本高，不能多元素同時(shí)測(cè)定。近年來(lái)，電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP-AES)因其靈敏度高，準(zhǔn)確性好，測(cè)試范圍寬，多元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。

本文采用四酸溶礦分解試樣，試劑用量少，過(guò)程簡(jiǎn)單，參考ICP-AES法測(cè)定不同礦種及物種中多元素結(jié)果情況，選擇適當(dāng)?shù)膬x器工作條件，分析譜線，背景扣除建立了同時(shí)測(cè)定多金屬礦中銅、鉛、鋅、鎢、鉬、鈷、鎳等7種元素的方法。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

溶液采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液。Cu、Pb、Zn、W、Mo、Co、Ni等標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液為1mg/mL。消化用試劑均為優(yōu)級(jí)純，實(shí)驗(yàn)用水為高純水。實(shí)驗(yàn)儀器采用美國(guó)熱電ICAP6300電感耦合等離子發(fā)射光譜儀。

1.2 樣品處理及儀器工作參數(shù)

稱(chēng)取0.1000g樣品于30mL聚四氟乙烯燒杯中，加入5mL鹽酸和2mL硝酸，置于控溫電熱板上，于110℃加熱1h，加入20mL氫氟酸、1mL高氯酸，于110℃加熱2h，升溫至130℃高溫加熱2h，升溫至160～180℃趕盡高氯酸，取下冷卻，加入5mL王水和水少許，再加熱至完全溶解后，冷卻，過(guò)濾于100mL容量瓶中，用水稀釋到刻度，搖勻待測(cè)。

按同樣條件配制試劑空白。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，處理加標(biāo)溶液，以備測(cè)定回收率用。儀器工作參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 電感耦合等離子發(fā)射光譜儀工作參數(shù)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試樣測(cè)試結(jié)果

儀器提供的每種元素的分析譜線有幾十條，采用不同的譜線，所測(cè)定的結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，因?yàn)樽V線間存在很大的干擾，不僅同一元素的不同譜線間存在干擾，而且不同元素的譜線間也存在嚴(yán)重的干擾，不同譜線的強(qiáng)度也不同。

本文通過(guò)對(duì)譜圖形狀的觀察(分析有無(wú)譜線干擾)、譜線強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)比、背景強(qiáng)度數(shù)據(jù)比較之后，再考察各個(gè)譜線的信噪比值情況加以綜合考慮，實(shí)驗(yàn)選擇了最佳波長(zhǎng)。元素的分析譜線分別為Cu：324.754nm、Pb：220.353nm、Zn：206.200nm、W：239.709nm、Mo：202.030nm、Co：228.616nm、Ni：231.604nm。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)條件下，多金屬礦標(biāo)準(zhǔn)樣品共有4個(gè)，分別進(jìn)行分析，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定結(jié)果(%)

2.2 回收實(shí)驗(yàn)

隨機(jī)抽取3個(gè)多金屬樣品 ，本次試驗(yàn)中抽取的是GBW07296，GBW07295，GBW07249。對(duì)其中的任一樣品稱(chēng)取2份。1份定量加入標(biāo)準(zhǔn)溶液，另1份不加標(biāo)準(zhǔn)溶液，在相同的條件下處理，然后測(cè)定各元素的含量，并計(jì)算其回收率(見(jiàn)表3)。研究發(fā)現(xiàn)，所選擇各元素的譜線可以作分析譜線，可以避免元素間的光譜干擾。

物理干擾、化學(xué)干擾、離子干擾和光譜干擾等的消除：由于等離子體的高溫，多金屬礦的ICP分析中，化學(xué)干擾較少。因表面張力、粘度、密度和鹽分等造成霧化器提升效率的差異而引起的物理干擾，我們利用基體匹配來(lái)消除。至于光譜干擾，通過(guò)改變波長(zhǎng)選擇、對(duì)樣品濃度做適當(dāng)?shù)南♂寔?lái)克服。

表3 加入標(biāo)準(zhǔn)溶液的回收率

背景的扣除：由于雜散光、譜帶展寬、低強(qiáng)度的分子連續(xù)發(fā)射等產(chǎn)生的背景，考慮較高濃度元素對(duì)測(cè)定的影響，通過(guò)選擇最合適的測(cè)定波長(zhǎng)、優(yōu)化儀器參數(shù)來(lái)尋求方法的最優(yōu)化設(shè)置。利用計(jì)算機(jī)操作軟件，選擇Fitted背景矯正，儀器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行背景扣除。

2.3 檢出限和精密度

采用空白溶液和3個(gè)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制校準(zhǔn)曲線，連續(xù)測(cè)定11份加入基體的空白溶液，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法檢出限，見(jiàn)表4。對(duì)于同一多金屬礦標(biāo)準(zhǔn)樣品連續(xù)測(cè)定7次，計(jì)算相對(duì)偏差，分析其精密度，結(jié)果見(jiàn)表5。

3 結(jié)論

建立的電感耦合等離子發(fā)射光譜測(cè)定多金屬礦中7元素的方法，方法試劑用量少，試樣分解完全，操作簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度高，線性范圍寬，可以適用于測(cè)定多金屬礦中7種元素。

表4 各元素檢出限

表5 各元素測(cè)定方法的精密度

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