電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中的鋅、銅、砷、鉛、鎘含量

趙晶晶

摘 要 本文采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中的鋅、銅、砷、鉛、鎘含量。樣品經(jīng)溶解后，引入ICP-AES，同時(shí)測(cè)定鋅、銅、砷、鉛、鎘含量。該方法與現(xiàn)行方法相比，分析周期短，適用于大宗鋅精礦商品進(jìn)出口檢驗(yàn)的要求。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，方法的相對(duì)偏差較低，精密度好，準(zhǔn)確可靠。

關(guān)鍵詞 鋅精礦 鋅礦石 鉛鋅混合礦 鋅 銅 砷 鉛 鎘 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

1 前 言

隨著鋅冶煉產(chǎn)能增加，我國(guó)鋅原料的進(jìn)口數(shù)量越來(lái)越大，鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦的品質(zhì)直接關(guān)系冶煉企業(yè)利潤(rùn)空間。此外，鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中含有如銅、砷、鉛、鎘等有害金屬元素，在加工冶煉過(guò)程中，這些有害元素不但影響產(chǎn)品質(zhì)量，降低冶煉價(jià)值，而且會(huì)從相對(duì)封閉的環(huán)境進(jìn)入開(kāi)放的環(huán)境，對(duì)包括空氣、水、土壤在內(nèi)的自然環(huán)境產(chǎn)生污染效應(yīng)。國(guó)家對(duì)礦石中允許存在的有害元素含量標(biāo)準(zhǔn)也日趨降低，GB 20424-2006則直接規(guī)定進(jìn)口鋅精礦中砷不得高于0.60%、鎘不得高于0.30%[1]。對(duì)進(jìn)口鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中鋅含量及各種有害雜質(zhì)元素的檢測(cè)非常重要。并且對(duì)快速檢測(cè)的需求日益突出?，F(xiàn)有的對(duì)鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中鋅、銅、鋅、銅、砷、鉛、鎘含量的檢測(cè)方法，多采用對(duì)不同元素逐一樣品前處理，再測(cè)定，而且測(cè)定方法較為復(fù)雜，不利于口岸的快速通關(guān)。例如現(xiàn)行國(guó)標(biāo)方法GB/T 8151.1-2000采用容量法測(cè)定鋅含量，方法1需沉淀分離雜質(zhì)，操作復(fù)雜繁瑣，方法2使用有機(jī)試劑萃取，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重[2]；YS/T 461.1-2003[3]測(cè)定鉛鋅混合礦中的鉛、鋅含量，操作繁瑣；以上方法均需對(duì)鎘含量進(jìn)行校正，檢測(cè)流程長(zhǎng)。GB/T8151.6-2000[4]和GB/T 8151.8-2000[5]分別采用原子吸收測(cè)定銅和鎘；GB/T 8151.7-2000采用原子熒光測(cè)定砷[6]；YS/T 461.4-2003采用碘滴定法對(duì)鉛鋅混合礦的砷含量進(jìn)行測(cè)定[7]，YS/T 461.7-2003采用原子吸收測(cè)定鎘[8]。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）具有靈敏度高，干擾少、線性范圍寬并能連續(xù)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)[9]。本方法旨在采用樣品一次前處理，引入ICP-AES儀器，通過(guò)對(duì)高含量的鋅采用次靈敏線，實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中鋅、銅、砷、鉛、鎘含量，精密度和準(zhǔn)確度均滿足國(guó)標(biāo)要求，方法快速，準(zhǔn)確，容易操作，尤其適合口岸大批檢驗(yàn)的要求。

2 試驗(yàn)部分

2.1 儀器及分析條件

ICAP6300 型光譜儀（美國(guó)熱電），發(fā)生器功率1150w；輔助器流量1.0L/min；霧化器流量0.5L/min；分析泵速50r/m；觀測(cè)高度17mm；短波積分時(shí)間15s，長(zhǎng)波積分時(shí)間10s；進(jìn)樣清洗時(shí)間30s。波長(zhǎng)范圍及背景扣除見(jiàn)表1。

2.2 試劑和標(biāo)準(zhǔn)曲線

鹽酸，優(yōu)級(jí)純；硝酸，優(yōu)級(jí)純；氫氟酸，優(yōu)級(jí)純；硝酸（1+1）；鹽酸（1+1）。水為蒸餾水。

鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取1.0000g純鋅標(biāo)樣（含量99.99%），溶解于30mL硝酸（1+1）中，定容至1000 mL容量瓶，搖勻，此溶液鋅濃度為1mg/mL；砷標(biāo)準(zhǔn)溶液：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液，濃度1mg/mL，GBS04-1714-2004，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心生產(chǎn)；鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液，濃度1mg/mL，GBS04-1721-2004，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心生產(chǎn)；銅標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取1.0000g純銅標(biāo)樣（含量99.99%），加熱溶解于30 mL硝酸（1+1）中，定容至1000 mL容量瓶中搖勻，此溶液的銅濃度為1mg/mL；鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取1.0000g純鉛標(biāo)樣（含量99.99%），加熱溶解于30 mL硝酸（1+1）中，定容至1000 mL容量瓶中搖勻，此溶液的鉛濃度為1mg/mL；標(biāo)準(zhǔn)曲線的7個(gè)點(diǎn)分別由以上各單元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)分取、混合，加6 mL鹽酸（1+1）稀釋至100 mL后得到，具體濃度見(jiàn)表2所示。

2.3 樣品選擇

本實(shí)驗(yàn)選擇6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品與鋅精礦樣品、鉛鋅混合礦樣品各一。標(biāo)樣分別為：BY0110-1（鋅精礦，云南錫業(yè)集團(tuán)有限公司研究設(shè)計(jì)院）；GBW07168（GSO-7）（鋅精礦成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，地球物理地球化學(xué)勘查研究所）；YSS030-2006（鋅精礦，葫蘆島永勝有色金屬經(jīng)貿(mào)有限公司）； GBW07286（銅鉛鋅礦石，地質(zhì)礦產(chǎn)部武漢綜合巖礦測(cè)試中心 ）；GBW07287（鉛鋅礦石，地質(zhì)礦產(chǎn)部武漢綜合巖礦測(cè)試中心）；GBW（E）070080（西安綜合巖礦測(cè)試中心）；鋅精礦和鉛鋅混合礦均為未知樣品。

2.4 樣品制備

準(zhǔn)確稱取于100℃烘至恒重的樣品0.1000g，于250mL聚四氟乙烯燒杯中，用少量蒸餾水潤(rùn)濕， 加入5mL鹽酸，加熱溶解30min，加入10mL鹽酸， 5mL硝酸， 5mL氫氟酸，冷浸30min后，置于電熱板上100℃左右加熱2h至樣品大部分溶解后，將溫度升至150℃完全蒸干后，再加入15mL硝酸（1+1），利用電熱板余溫加熱提取，轉(zhuǎn)動(dòng)燒杯，使杯壁上待測(cè)元素完全溶解后（大約15min即可），完全轉(zhuǎn)入250mL容量瓶中，用水定容至刻度，該溶液為待測(cè)液。

2.5 結(jié)果計(jì)算

各待測(cè)元素含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，按公式（1）計(jì)算：

3 結(jié)果與討論

3.1 分析譜線選擇

分析譜線的選擇需考慮以下幾個(gè)因素[9]：高濃度元素、有自吸收現(xiàn)象以及發(fā)射強(qiáng)度較高的元素選擇次靈敏線；低濃度和發(fā)射強(qiáng)度較低的元素選擇靈敏線；選擇無(wú)干擾或干擾最小的譜線。

3.2 最佳光譜化條件選擇

為獲得最佳光譜化測(cè)試條件，設(shè)計(jì)一組正交試驗(yàn)，其中分析泵速范圍為25～100r/min，發(fā)生器功率范圍為950～1250W，霧化器氣體流量范圍為0.5～1.25L/min，垂直觀測(cè)高度范圍為15～19mm，改變以上4個(gè)參數(shù)中的任何一個(gè)參數(shù)值，測(cè)各分析線的信背比[10～12]，確定各條分析線的信背比都較高時(shí)的儀器條件為最終測(cè)試條件。

3.3 方法的檢出限和相關(guān)性

平行測(cè)定空白11次，以3倍測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)偏差為方法檢出限，空白的10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為檢出下限[13]，結(jié)果見(jiàn)表3。

3.4 準(zhǔn)確度

用標(biāo)準(zhǔn)樣品做參考標(biāo)樣，5種元素測(cè)定結(jié)果均在現(xiàn)行方法允許誤差范圍內(nèi)，準(zhǔn)確度的測(cè)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

3.5 回收率

分別稱取0.1000g標(biāo)樣，再稱取0.1000g樣品，用試樣溶解方法進(jìn)行溶解，測(cè)定并計(jì)算回收率（n=9），結(jié)果見(jiàn)表5和表6。

3.6 精密度

對(duì)同一樣品進(jìn)行9次測(cè)量，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表7。

4 小結(jié)

不同含量的鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦均可采用此方法溶樣，用ICP-AES法同時(shí)測(cè)定鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中鋅、銅、砷、鉛、鎘含量。該方法檢測(cè)范圍較寬，檢出限低，準(zhǔn)確度和精密度均能滿足國(guó)標(biāo)和其他現(xiàn)行方法要求，同時(shí)還具有簡(jiǎn)單快速、容易操作的優(yōu)點(diǎn)，可滿足大批檢驗(yàn)的要求。

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