ICP-OES同時(shí)測定濕法煉鋅尾礦渣中五種元素

楊貞貞，黃暉，林世旺，陳淮

(三明學(xué)院資源與化工學(xué)院,福建三明365004)

ICP-OES同時(shí)測定濕法煉鋅尾礦渣中五種元素

楊貞貞，黃暉，林世旺，陳淮

(三明學(xué)院資源與化工學(xué)院,福建三明365004)

建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP－OES），同時(shí)測定濕法煉鋅尾礦渣中五種金屬離子的方法。用硫酸和過氧化氫溶解尾礦渣樣，優(yōu)化ICP－OES同時(shí)測定Co、Fe、Cu、Mn、Ni的條件。結(jié)果表明，尾礦渣中Co、Fe、Cu、Mn、Ni 5種金屬離子的檢出限分別為3．187，7．223，5．238，0．8112，1．399μg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD,n=6)在0．50%～2．90%之間，加標(biāo)回收率在97．1%～102．5%之間。方法快速、準(zhǔn)確，可用于同時(shí)測定濕法煉鋅尾礦渣中共存的5種金屬離子。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP－OES）；濕法煉鋅；尾礦渣；

濕法煉鋅尾礦渣中含有大量有價(jià)金屬，在資源缺乏的當(dāng)今社會(huì)中有效回收有價(jià)金屬不僅可以減低生產(chǎn)成本，還可以減低環(huán)境污染。為了達(dá)到雙贏目標(biāo)，綜合經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩方面因素考慮，應(yīng)對濕法煉鋅尾礦渣中的大量有價(jià)金屬進(jìn)行合理回收利用，而測定礦樣中有價(jià)金屬的含量是進(jìn)行回收的基礎(chǔ)。目前測定尾礦渣中有價(jià)金屬常采用的方法有ICP-AES法[1-2]，原子熒光光譜法[3]，AAS法[4-5]，分光光度法[6]。AAS法和分光光度法只能測定單元素的檢測，由于測定金屬的種類多，準(zhǔn)備周期長，操作上比較繁瑣；原子熒光光譜法有基體效應(yīng)的影響，無法達(dá)到更高檢測的要求；而ICP-OES具有靈敏度高，精密度好，動(dòng)態(tài)范圍寬，基體干擾小，多元素同時(shí)測定的特點(diǎn)，所以實(shí)驗(yàn)采用ICP-OES進(jìn)行測定。用硫酸和過氧化氫對試樣進(jìn)行全處理，用ICP-OES法同時(shí)測定尾礦渣中Co、Fe、Cu、Mn、Ni含量分別為：2.45%，0.73%，0.29%，0.12%，0.076%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.50%～2.90%之間，加標(biāo)回收率在97.1%～102.5%之間，與AAS法比較測定結(jié)果基本一致。該方法快速、準(zhǔn)確，可用于同時(shí)測定濕法煉鋅尾礦渣中共存的離子，為探討濕法煉鋅尾礦渣中有價(jià)金屬合理回收利用提供依據(jù)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)儀器和試劑

Optima 7000DV電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（美國perkin Elmer公司），Co、Fe、Cu、Mn、Ni單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心），HNO3，H2SO4，H2O2，以上試劑均為優(yōu)級(jí)純，所用的水為超純水（電阻率≥18.25MΩ·cm)

1.2金屬混合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

金屬混合標(biāo)準(zhǔn)溶液由國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供的Co、Fe、Cu、Mn、Ni 5種單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用1%HNO3逐級(jí)稀釋而成。各元素濃度見表1。

表1金屬混合標(biāo)準(zhǔn)溶液

1.3礦樣處理

濕法煉鋅尾礦渣樣品由福建省永春福源鋅業(yè)提供，樣品經(jīng)破碎、過篩、混勻、縮分后烘干備用。準(zhǔn)確稱取一定量的100目礦樣，用200mL 3mol/L H2SO4和5 mL H2O2溶解，常溫?cái)嚢? h，抽濾后用超純水定容。取上液通過0.45μm濾膜過濾，備用。

1.4實(shí)驗(yàn)方法

采用1.3節(jié)方法處理礦樣，選擇Co、Fe、Cu、Mn、Ni的分析線波長分別為：228.61，238.20，327.39，257.61，231.60 nm。RF功率1300W，霧化氣流量0.8 L/min，冷卻氣流量14.0 L/ min，輔助氣流量1.0 L/min，泵速1.5mL/min。用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對福建省永春福源鋅業(yè)提供的濕法煉鋅尾礦渣樣品進(jìn)行測定。

2　結(jié)果與討論

2.1樣品溶解條件的選擇

實(shí)驗(yàn)考察了不同濃度的H2SO4、HCl和HNO3對樣品的溶解，結(jié)果表明，HCl和HNO3對樣品溶解速度慢且不能完全溶解，3 mol/L H2SO4溶解樣品，樣品能完全溶解，加入H2O2助溶，可大大提高樣品溶解速度。故實(shí)驗(yàn)選擇3 mol/L H2SO4和H2O2溶解樣品。

實(shí)驗(yàn)考察了溫度和溶解時(shí)間對樣品溶解的影響，結(jié)果表明，室溫、水浴加熱30、40、50、60、70℃等不同溫度下，樣品的溶解無顯著性差別，溶解時(shí)間超過100 min，樣品即可完全溶解，考慮能源時(shí)間成本，故實(shí)驗(yàn)選擇常溫?cái)嚢? h溶解樣品。

2.2 ICP-OES工作參數(shù)及元素分析譜線選擇

選擇發(fā)射強(qiáng)度大，靈敏度高，譜線周圍背景低，且無其他元素明顯干擾的譜線作為元素的分析線。Co分析線波長在238.89 nm時(shí)，Mn分析線波長在259.37 nm時(shí)，F(xiàn)e均有較大干擾，故選擇228.61nm 為Co的分析線波長，257.61 nm為Mn的分析線波長；Ni分析線波長在221.65 nm時(shí)，Co干擾大，故選擇231.60 nm為Ni的分析線波長。綜上所述，實(shí)驗(yàn)選用的工作參數(shù)及元素分析線波長見表2。

表2儀器工作條件

2.3被測元素的線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)

依ICP-OES工作參數(shù)，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對以上標(biāo)準(zhǔn)液的濃度平行測定3次，測得各元素的線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)，結(jié)果見表3。

表3元素的線性方程、相關(guān)系數(shù)

2.4精密度實(shí)驗(yàn)和檢出限測定

依ICP-OES工作參數(shù)，對Co（5μg/mL）、Fe（0.5μg/mL）、Cu（0.5μg/mL）、Mn（0.5μg/ mL）、Ni（0.5μg/mL）平行測定9次，計(jì)算方法精密度，方法精密度在0.73%～1.95%之間。重復(fù)測定Co、Fe、Cu、Mn、Ni 5種元素空白溶液12次，以3σ計(jì)算方法的分別計(jì)算5種金屬離子的檢出限，結(jié)果見表4。

表4精密度（n=9）和檢出限（n=12）

2.5樣品分析及加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

采用1.3節(jié)方法處理礦樣，在選定的工作條件下，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對福建省永春福源鋅業(yè)提供的濕法煉鋅尾礦渣樣品平行測定6次，結(jié)果見表5。實(shí)驗(yàn)表明，尾礦渣中Co、Fe、Cu、Mn、Ni的含量分別為：2.45%，0.73%，0.29%，0.12%，0.076%；5種元素加標(biāo)回收率在97.1%～102.5%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.50%～2.90%之間，能滿足測試要求。

表5礦樣測定數(shù)據(jù)結(jié)果和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)(n=6)

續(xù)表5

2.6對照實(shí)驗(yàn)

采用1.3節(jié)方法處理礦樣，在選定的工作條件下，分別用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICPOES）和火焰原子吸收光譜法（AAS）測定同一批礦樣中各金屬離子的含量，結(jié)果見表6。從表中可知，兩種方法測定結(jié)果基本一致。

表6 ICP-OES與AAS對照試驗(yàn)比較

3　結(jié)論

我國鈷資源匱乏，濕法煉鋅產(chǎn)生的尾礦渣中含大量的有價(jià)金屬，同時(shí)礦渣恣意堆放，又對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，有效回收尾礦渣中的有價(jià)金屬鈷不僅減輕環(huán)境污染還能回收鈷等有價(jià)金屬，解決鈷資源匱乏的問題。測定礦樣中有價(jià)金屬的含量是進(jìn)行有效回收有價(jià)金屬的前提條件。實(shí)驗(yàn)探討了硫酸和過氧化氫溶解礦樣條件及ICP同時(shí)測定Co、Fe、Cu、Mn、Ni5種金屬離子的工作參數(shù)，以ICP-OES法測定福建省永春福源鋅業(yè)提供的濕法煉鋅尾礦渣樣品中Co、Fe、Cu、Mn、Ni的含量分別為：2.45%，0.73%，0.29%，0.12%，0.076%。5種金屬離子的檢出限分別為3.187，7.223，5.238，0.8112，1.399μg/L，加標(biāo)回收率在97.1%～102.5%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.50%～2.90%之間，與AAS法比較測定結(jié)果基本一致。該方法具有準(zhǔn)備周期短，操作簡便快捷，靈敏度高，精密度好，線性范圍寬，基體干擾小等優(yōu)勢，可用于同時(shí)測定濕法煉鋅尾礦渣中共存的Co、Fe、Cu、Mn、Ni 5種離子，為進(jìn)一步探討福源鋅業(yè)濕法煉鋅尾礦渣中有價(jià)金屬合理回收利用提供依據(jù)。

［1］宋祥江，羅玉梅．電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鋁及鋁合金中14種元素含量［J］．理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊，2009，45（8）：1000－1001．

［2］付桂花，楊旭，邱宏喜．硫脲介質(zhì)ICP－OES測定多金屬礦石中的銀鋁鉍鈷銅鐵錳鎳鉛銻鈦鋅［J］．黃金，2015，36 （6）：73－77．

［3］張遴，樂愛山，王昌釗，等．氫化物發(fā)生－原子熒光光譜法測定鋁錠及鋁合金中砷和汞［J］．理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊．2009，45（10）：1197－1199．

［4］陳立華，王敏蕾．火焰原子吸收光譜法測定緬甸紅土礦中的鎳鈷［J］．有色礦冶，2011，27（3）：98－99．

［5］張春梅，王小寬，楊興華，等．微波消解－濁點(diǎn)萃?。珷t原子吸收光譜法測定銅尾礦中痕量銅［J］．理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊，2013，49（12）：1497－1499．

［6］孫冬梅，張新申，許鵬飛，等．分光光度－低壓離子色譜法測定Cu2＋、N i2＋、Zn2＋、Pb2＋、Fe2＋和Mn2＋［J］．皮革科學(xué)與工程，2009，19（6）：58－64．

(責(zé)任編輯：朱聯(lián)九）

Simultaneous Determ ination of 5 Elements from Zinc Hydrometallurgy Tailings by ICP-OES

YANG Zhen-zhen，HUANG Hui，LIN Shi-wang，CHEN Huai
(School of Resources and Chemical Engineering,Sanming University,Sanming 365004，China)

Amethod for the determination of 5 elements from zinc hydrometallurgy tailingsby ICP-OESwas proposed. The samplewas dissolved by H2SO4and H2O2.Under optimalworking conditions,the detection lim its of Co,Fe,Cu,Mn,Ni were 3.187,7.223,5.238,0.8112,1.399μg/L,respectively.The relative standard deviations for the detected elements(RSD, n=6)were between 0.50%to 2.90%,and the recoverieswere 97.1%～102.5%.Themethod is rapid and accurate,and suitable for determ ination of 5 elements from zinc hydrometallurgy tailings.

ICP-OES;Zinc hydrometallurgy,tailings

0657．31

A

1673－4343（2015）06－0082－05

10．14098／j．cn35－1288／z．2015．06．017

2015－10－16

福建省科技廳重大項(xiàng)目(2013Y4007)；福建省屬高?？蒲袑ｍ?xiàng)(JK2012053)；福建省教育廳科技項(xiàng)目(JB12224)；大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目(201211311008、ZL1223/CS(sj))

楊貞貞，女，福建莆田人，助工。主要研究方向：礦冶分析。通訊作者：黃暉，女，福建閩清人，教授。主要研究方向：礦冶分析。