電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鉛鋅礦中15個(gè)主次量元素

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鉛鋅礦中15個(gè)主次量元素

孟時(shí)賢1， 鄧飛躍1*， 楊遠(yuǎn)1， 蘇衛(wèi)漢2， 閔曉芳1， 雍伏曾1

(1.中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙410083；

2.湖南省有色地質(zhì)勘察研究院測(cè)試中心， 湖南 長(zhǎng)沙410007)

摘要：鉛鋅礦多元素同時(shí)測(cè)定中，樣品預(yù)處理過(guò)程受多種不同因素的影響，單因素試驗(yàn)往往無(wú)法同時(shí)為多因素實(shí)驗(yàn)提供合理的優(yōu)化方案。本文采用鹽酸-硝酸溶礦，考察了樣品預(yù)處理過(guò)程中混合酸配比、混合酸體積、消解時(shí)間及消解溫度對(duì)消解效果的影響，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及極差分析確定了最優(yōu)消解條件：鹽酸-硝酸混合酸配比3∶1，混合酸體積10 mL，消解時(shí)間120 min，消解溫度90℃，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定鉛鋅礦中15個(gè)主次量元素(鉛鋅銅錳砷銀鉍鎘鈷鎳鎵銦鉬鍺銻)的含量。在最優(yōu)條件下，用富鉛鋅礦石國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW 07165)進(jìn)行試驗(yàn)，大多數(shù)元素的精密度(RSD，n=12)和準(zhǔn)確度小于5%，方法檢出限為0.0019～0.048 μg/g。基于鉛鋅礦主要是以硫化物形式存在，采用一系列硫化物國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度及可行性，檢測(cè)結(jié)果基本都在標(biāo)準(zhǔn)值的誤差范圍內(nèi)。應(yīng)用該方法分析湖南某礦區(qū)中大批量鉛鋅礦樣品，標(biāo)樣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)合格率為100%，密碼質(zhì)量統(tǒng)計(jì)合格率大于97%。

關(guān)鍵詞：鉛鋅礦； 主次量元素； 正交試驗(yàn)； 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

DOI:10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.01.006

收稿日期：2014-04-03； 修回日期： 2014-06-13； 接受日期： 2014-06-27

作者簡(jiǎn)介：孟時(shí)賢，碩士研究生，主要從事原子光譜分析方法研究。E-mail： bsyfhcg@163.com。

通訊作者：鄧飛躍，副教授，主要從事無(wú)機(jī)分析方法研究。E-mail： dengfeiyue@aliyun.com。

中圖分類號(hào)：P575.4； O657.31

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

Abstract:The process of sample preparation is affected by many different factors in multi-element determination for lead-zinc ore. However, single-factor experiment design cannot provide a reasonable solution for the simultaneous optimization of multiple-factor experiments. In this study, minerals were dissolved by hydrochloric acid-nitric acid. The effect of digestion conditions was studied. Ratio and volume of the mixed acids as well as time and temperature of the digestion were optimized by orthogonal test and range analysis. The conditions of digestion were optimized as: ratio and volume of the mixed acids at 3∶1 and 10 mL, respectively，time and temperature of the digestion of 120 min and 90℃, respectively. The contents of 15 major and trace elements (Pb, Zn, Cu, Mn, As, Ag, Bi, Cd, Co, Ni, Ga, In, Mo, Ge and Sb) were determined simultaneously by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES). Under optimal conditions，the method was verified by certified national reference material GBW 07165. The results show that the precision (RSD, n=12) and accuracy are less than 5% for most elements, and the detection limit is 0.0019-0.048 μg/g. In addition, as the lead-zinc ore usually exits in the form of sulfide, the accuracy and feasibility of the method can be verified by a series of national standard sulfide materials. The results were consistent with the certified values within uncertainties. After using the proposed method to analyze large quantities of lead-zinc ore samples collected from Hunan, the qualification rates for standard samples and blind samples are 100% and 97%, respectively. This method optimizes the experimental conditions, and solves the complex problem of sample pretreatment. The method has many advantages, including low consumption of reagents, green environment and simultaneous determination of multi-elements, which indicates that it is an accurate and practical method to simultaneously determine the content of lead and zinc.

文章編號(hào)：0254-5357(2015)01-0055-05

鉛鋅礦石大部分是以硫化物形式存在，常常賦存著鉛、鋅、銅、錳、銀、鎵、銦等多種具有工業(yè)價(jià)值的元素，快速、準(zhǔn)確地測(cè)定這些主次量元素的含量對(duì)于成礦預(yù)測(cè)、礦產(chǎn)普查勘探研究及礦產(chǎn)資源綜合利用具有重要的指導(dǎo)意義[1]。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《銅礦石、鉛礦石和鋅礦石化學(xué)分析方法》(GB/T 14353—2010)，鉛鋅礦石中上述多種元素的檢測(cè)均需獨(dú)立地采用不同的溶樣方法預(yù)處理，且還需針對(duì)不同的元素含量水平，分別采取原子吸收光譜法或經(jīng)典化學(xué)分析方法進(jìn)行測(cè)定，步驟繁瑣，不易掌握，耗時(shí)長(zhǎng)，在多目標(biāo)地球化學(xué)樣品測(cè)定的實(shí)際應(yīng)用中已有明顯的局限性。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)具有良好的分析性能，被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)樣品的分析，現(xiàn)已建立了多種硫化物礦石的ICP-AES分析方法，如方鉛礦[2]、鉛鋅礦[3-5]、砷礦石[6]、硫化礦等[7-8]。但這些方法在某種程度上均存在試劑用量多、環(huán)境影響大、分析手續(xù)較為繁瑣、測(cè)定元素少、工作效率較低等方面的缺點(diǎn)。在樣品預(yù)處理過(guò)程中雖然進(jìn)行了消解條件的優(yōu)化，但采用的主要是單因素試驗(yàn)法。當(dāng)遇到樣品預(yù)處理需優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件較多時(shí)，單因素試驗(yàn)法往往無(wú)法合理地優(yōu)化待考察的因素。

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)特別適于影響因素較多的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)合理地安排實(shí)驗(yàn)，能夠確定各因素的影響規(guī)律，在較少的試驗(yàn)次數(shù)內(nèi)得到較多的信息，在尋找最佳分析條件時(shí)是一種有用的工具，具有簡(jiǎn)單、可靠、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)[9]。本文利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，以極差分析優(yōu)化樣品預(yù)處理過(guò)程中的消解條件，包括混合酸配比、混合酸體積、消解時(shí)間及消解溫度，運(yùn)用ICP-AES同時(shí)測(cè)定鉛鋅礦中15個(gè)主次量元素，擬為一般鉛鋅礦石提供一種消耗試劑量小、環(huán)境友好、準(zhǔn)確快捷的分析方法。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與工作條件

Optima 5300DV電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國(guó)PerkinElmer公司)。儀器工作參數(shù)為：ICP射頻功率1300 W，等離子體氣(氬氣)流速15 L/min，輔助氣(氬氣)流速0.2 L/min，霧化氣(氬氣)流速0.8 L/min，觀測(cè)高度15 mm，讀數(shù)延遲30 s，重復(fù)測(cè)定次數(shù)6次，泵速1.5 mL/min。

EDH20石墨智能樣品處理器(美國(guó)萊伯泰科公司)。電子天平(感量0.0001 g，上海精科天平廠)。

1.2標(biāo)準(zhǔn)溶液和主要試劑

15種元素校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)溶液：濃度為1000 mg/L(上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院)，使用時(shí)逐級(jí)稀釋，其工作濃度如表1所示。

鹽酸、硝酸(優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；高純水(電阻率>18.2 MΩ·cm，重慶摩爾水處理設(shè)備有限公司)；實(shí)驗(yàn)所用器皿用20%硝酸浸泡至少24 h，高純水沖洗干凈后，烘干，備用。

表 1各元素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液濃度

Table 1Concentration of the elements in standard solutions

標(biāo)準(zhǔn)溶液編號(hào)待測(cè)元素濃度(mg/L)STD1STD2STD3STD4STD5溶液介質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)1Cu,Pb,Zn,As,Bi,Cd,Co,Mn,Ni0.10.51.05.010.020%王水混合標(biāo)準(zhǔn)2Ge,Sb0.10.51.05.010.020%王水混合標(biāo)準(zhǔn)3Ga,In0.10.51.05.010.020%王水混合標(biāo)準(zhǔn)4Cu,Pb5.010.050.0100.0300.020%王水單元素標(biāo)準(zhǔn)5Ag0.10.51.05.010.020%王水單元素標(biāo)準(zhǔn)6Mo0.10.51.05.010.020%王水單元素標(biāo)準(zhǔn)7Zn5.010.050.0100.0300.020%王水+0.05%硫酸

1.3樣品分解

樣品置于70℃烘箱中干燥2 h，經(jīng)破碎，半碎、細(xì)碎、棒磨后過(guò)0.097 mm篩子(160目)，干燥保存?zhèn)溆谩?/p>

準(zhǔn)確稱取0.1000 g(精確至0.0001 g)樣品于100 mL聚四氟乙烯消化罐中，加入少量水潤(rùn)濕并搖勻，先加入7.5 mL鹽酸，蓋上蓋子，于已升至90℃的石墨智能樣品處理器中消解60 min，再加入2.5 mL硝酸，60 min后取下冷卻至室溫，直接用高純水轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中(必須不斷搖動(dòng)，以防止氯化銀析出)，定容至刻度，搖勻，放置澄清后待測(cè)。同時(shí)做雙份試劑空白。

1.4樣品測(cè)定

待ICP-AES儀器在最佳條件下穩(wěn)定30 min后，先以配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液建立工作曲線，再對(duì)樣品溶液進(jìn)行測(cè)定。在測(cè)定過(guò)程中，每測(cè)完一個(gè)樣品，需用5%硝酸霧化沖洗后再進(jìn)行下一個(gè)樣品的測(cè)定。當(dāng)遇到Pb、Zn含量高的樣品時(shí)，延長(zhǎng)沖洗時(shí)間；每隔10個(gè)樣品測(cè)定一個(gè)中間點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)溶液，以期對(duì)儀器穩(wěn)定性和檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控。

2結(jié)果與討論

2.1混合酸的選擇

馬生鳳等[10]采用四酸溶樣測(cè)定硫化物礦石中22個(gè)元素，其結(jié)果基本符合標(biāo)準(zhǔn)值，但樣品消解過(guò)程復(fù)雜，試劑消耗量大且耗時(shí)。袁秀茹等[11]采用鹽酸-硝酸體系溶樣，ICP-AES測(cè)定鉛鋅礦中的銅、鎳、鉛、鋅、鈷，對(duì)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，方法精密度(RSD，n=12)均小于6.9%。溫宏利等[12]亦采用鹽酸-硝酸體系溶樣，分析了12種硫化物礦石國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，除了單礦及其精礦中鉛、鋅不能準(zhǔn)確測(cè)定外，硫化物礦石中其他元素(如Cu、Pb、Zn、As、Ag、Cd、Hg和Mo)均能滿足地質(zhì)分析的需要，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差<5%。袁秀茹等[11]和溫宏利等[12]的研究在取得良好精密度和準(zhǔn)確度的同時(shí)，縮短了分析時(shí)間，減少了試劑用量，可作為參考。本實(shí)驗(yàn)采取鹽酸-硝酸混合酸的消解體系。

2.2最佳消解條件的選擇

已有研究證明，對(duì)于硫化物礦物的分析，混合酸配比、混合酸體積、消解時(shí)間及消解溫度對(duì)消解的效果可能有影響，本文利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 07165(富鉛鋅礦石)，選取這4種條件作為待考察的因素，同時(shí)每個(gè)因素選取3個(gè)水平進(jìn)行比較，其“四因素三水平”正交試驗(yàn)方案及結(jié)果列于表2、表3、表4。表2為各影響因素及其水平；表3為試驗(yàn)方案及各次試驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果；表4為以Ag為例的極差分析結(jié)果。

表 2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)條件

Table 2The experiment conditions for orthogonal test design

正交試驗(yàn)結(jié)果的分析方法有兩種，一種是直觀分析，另一種是方差分析。由于本實(shí)驗(yàn)使用飽和試驗(yàn)，無(wú)法做F檢驗(yàn)，故采用直觀分析法。根據(jù)表4的極差值可知，混合酸配比(B)因素影響最大，其次是消解時(shí)間(D)，最后是混合酸體積(C)，而消解溫度(A)雖是較次要的因素，但也在很大程度上決定著消解的效果。采用綜合平衡法選取優(yōu)水平時(shí)，考慮各因素優(yōu)水平的平均值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍之內(nèi)，因此選取最佳的消解條件為A2B3C2D3，即鹽酸-硝酸混合酸配比為3∶1，混合酸體積10 mL，消解時(shí)間120 min，消解溫度90℃。在最佳消解條件下，對(duì)3份國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 07165(富鉛鋅礦石)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果列于表5。驗(yàn)證試驗(yàn)的測(cè)定結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)值的范圍之內(nèi)，且大多數(shù)元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于5%，說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)確定的最優(yōu)消解條件行之有效。

表 3正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及元素分析結(jié)果

Table 3The experiment program and analytical results of the elements

四因素代號(hào)試驗(yàn)編號(hào)123456789因素A111222333因素B123123123因素C123231312因素D123312231待測(cè)元素元素含量測(cè)定值123456789Pb(%) 5.135.515.285.305.235.375.215.245.34Zn(%)13.213.613.713.313.313.913.513.212.5Cu(%)0.0970.0990.0940.0960.0990.0970.0990.0970.096Mn(%)0.0640.0680.0660.0630.0660.0660.0660.0650.065As(%)0.140.160.150.150.140.150.140.140.15Ag(μg/g)129123152151148154124155159Bi(μg/g)52.4853.6153.0055.1455.8956.8851.9357.1249.40Cd(μg/g)410443426414416431415409421Co(μg/g)3.805.475.184.836.015.635.264.965.36Ni(μg/g)18.0716.1318.4911.3817.4317.2318.0317.3318.04Ga(μg/g)556162636164646667In(μg/g)31.533.730.634.233.533.232.834.833.0Mo(μg/g)-7.9-6.8-7.1-7.2-5.0-4.9-4.9-4.5-4.9Ge(μg/g)212622282123212323Sb(μg/g)275301296309274270247274279

表 4以Ag元素為例的正交試驗(yàn)分析結(jié)果

Table 4The analytical results of Ag as example for orthogonal test

項(xiàng)目Ag的測(cè)定值(μg/g)因素A因素B因素C因素DK1404404438436K2453426433401K3438465424458k1135135146145k2151142144134k3146155141153極差1620519

表 5驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果

Table 5The analytical results of elements in GBW 07165 for validation test

元素測(cè)定平均值(%)標(biāo)準(zhǔn)值(%)RSD(%)Pb5.2125.13±0.080.83Zn13.8113.9±0.20.57Cu0.0970.096±0.0070.74Mn0.0670.066±0.0100.44As0.150.15±0.020.73元素測(cè)定平均值(μg/g)標(biāo)準(zhǔn)值(μg/g)RSD(%)Ag 151148±60.78Bi 56.84(5)6.00Cd 416400±150.73Co 5.34-3.01Ni 19.51-4.48Ga 6062±80.81In 27.7(7.5)2.74Mo-8.9(1.9)4.63Ge 2425±23.30Sb 257260±330.43

2.3分析譜線的選擇

元素的分析線是根據(jù)元素譜線特征、元素間的干擾情況及該儀器對(duì)元素的檢測(cè)靈敏度來(lái)確定的。通過(guò)掃描光譜圖，少量元素有背景位移現(xiàn)象，可通過(guò)離峰扣背景法進(jìn)行校正；一些元素的譜線受鐵、鋅、硅元素譜線干擾，選擇干擾小且背景干凈的譜線作為分析譜線。因此，各元素分析所選的譜線見(jiàn)表6。

表 6方法的元素波長(zhǎng)、檢出限及線性范圍

Table 6Wavelength,detection limit and linear ranges of method for elements

元素分析波長(zhǎng)(nm)方法檢出限(μg/g)測(cè)量線性范圍(mg/L)Pb220.3530.0430.22～300Zn206.2000.00970.049～300Cu324.7520.00650.033～300Mn257.6100.00720.036～10As193.6960.0140.07～10Ag338.2890.00920.046～10Bi223.0610.00980.049～10Cd228.8020.00190.0095～10Co228.6160.00760.038～10Ni231.6040.00270.013～10Ga294.3640.00210.011～10In230.6060.00340.017～10Mo204.5970.00230.012～10Ge265.1180.0480.24～10Sb206.8360.00860.043～10

注：測(cè)量線性范圍下限按檢出限值的5倍計(jì)算，上限由校準(zhǔn)曲線最高點(diǎn)確定值，但實(shí)際比該值可能更寬。

2.4方法檢出限

在儀器最佳工作條件下，對(duì)試劑空白溶液進(jìn)行12次測(cè)定，依據(jù)IUPAC的規(guī)定和有關(guān)建議[13-15]，以空白試驗(yàn)的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的含量作為檢出限，結(jié)果列于表6。各元素檢出限均低于《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范》(DZ/T 0130—2006)對(duì)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查樣品化學(xué)成分分析方法的要求。

2.5方法精密度

在同一實(shí)驗(yàn)室用本實(shí)驗(yàn)方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 07165(富鉛鋅礦石)獨(dú)立進(jìn)行12次測(cè)定，考察方法的精密度，結(jié)果見(jiàn)表7。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，大部分元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)和準(zhǔn)確度(相對(duì)誤差)都小于10%。

表 7方法精密度

Table 7Precision tests of the method

元素測(cè)定平均值(%)標(biāo)準(zhǔn)值(%)RSD(%)相對(duì)誤差(%)Pb5.265.13±0.081.3 2.5Zn13.613.9±0.21.2-2.3Cu0.1050.096±0.0071.1 9.3Mn0.0650.066±0.0101.2-1.5As0.160.15±0.021.3 7.3元素測(cè)定平均值(μg/g)標(biāo)準(zhǔn)值(μg/g)RSD(%)相對(duì)誤差(%)Ag 148.3148±60.8 0.2Bi 63(5)8.3-Cd 399400±151.4-0.2Co 6.3-7.2-Ni 21.7-3.1-Ga 6462±81.4 3.2In 32(7.5)6.3-Mo-8.7(1.9)4.7-Ge 2625±23.0 4.0Sb 256260±331.3-1.3

2.6方法準(zhǔn)確度

本實(shí)驗(yàn)的分析樣品是鉛鋅礦，而鉛鋅礦主要以硫化物形式存在，故選取一系列以鉛、鋅為主要元素且含量不同的硫化物國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確度及可行性。

選用國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 07162(多金屬貧礦石)、GBW 07163(多金屬礦石)、GBW 07164(富銅銀礦石)、GBW 07234(銅礦石)、GBW 07235(鉛礦石)、GBW 07236(鉛礦石)、GBW 07237(鋅礦石)和GBW 07286(銅鉛鋅礦石)進(jìn)行分析測(cè)試(標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均購(gòu)自中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所)。從表8分析結(jié)果可得知，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，鉛、鋅、銅等15個(gè)元素可以溶解在鹽酸-硝酸消解體系中，大部分元素的測(cè)定值都在標(biāo)準(zhǔn)值的誤差范圍之內(nèi)，說(shuō)明該方法應(yīng)用于分析一般硫化物礦石中這些元素，是可行的。

3實(shí)際樣品分析

應(yīng)用本實(shí)驗(yàn)方法對(duì)湖南某礦區(qū)中大批量鉛鋅礦樣品進(jìn)行測(cè)定，隨機(jī)選取4份，平行6次，用ICP-AES測(cè)定。同時(shí)用化學(xué)法做對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)于鉛、鋅含量高的樣品，采用經(jīng)典的EDTA絡(luò)合滴定法，平行兩次，分析結(jié)果見(jiàn)表9和表10。從表9測(cè)定值來(lái)看，對(duì)于主量元素的測(cè)定，樣品經(jīng)適當(dāng)稀釋后，本研究的ICP-AES方法的測(cè)定值與經(jīng)典方法的測(cè)定值基本吻合。表10也說(shuō)明樣品1、樣品2、樣品3都具有一定的地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)價(jià)值。

表 9ICP-AES方法和化學(xué)法分析結(jié)果對(duì)比

Table 9Comparison of analytical results by ICP-AES and chemical method

元素樣品1本方法(n=6)經(jīng)典方法(n=2)樣品2本方法(n=6)經(jīng)典方法(n=2)樣品3本方法(n=6)經(jīng)典方法(n=2)Pb(%)24.7224.705.285.6417.7217.72Zn(%)13.8714.1015.5615.9828.0828.22

表 10實(shí)際樣品測(cè)定結(jié)果

Table 10Analytical results of elements in actual samples

元素樣品1測(cè)定平均值(%)RSD(%)樣品2測(cè)定平均值(%)RSD(%)樣品3測(cè)定平均值(%)RSD(%)樣品4測(cè)定平均值(%)RSD(%)Pb24.721.15.280.817.720.30.022.1Zn13.870.715.560.528.080.50.021.1Cu0.191.10.040.80.410.40.011.4Mn0.311.30.110.40.280.30.040.9As0.161.40.210.20.780.40.013.4元素樣品1測(cè)定平均值(μg/g)RSD(%)樣品2測(cè)定平均值(μg/g)RSD(%)樣品3測(cè)定平均值(μg/g)RSD(%)樣品4測(cè)定平均值(μg/g)RSD(%)Ag23740.42681.13060.70.123.8Bi1484.14710.4775.17.132.9Cd2271.618280.835430.53.112.0Co43.451.53.950.313.950.635.410.5Ni27.771.912.157.219.582.21670.4Ga65.912.919.766.940.524.933.653.4In77.791.582.831.81032.73.294.6Mo27.232.13.183.98.395.471.131.5Ge0.871.44.083.812.191.93.635.7Sb32530.31242.41000.810.012.6

表 8國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證結(jié)果

Table 8Analytical results of elements in national standard reference materials

元素GBW07162測(cè)定值(%)標(biāo)準(zhǔn)值(%)GBW07163測(cè)定值(%)標(biāo)準(zhǔn)值(%)GBW07164測(cè)定值(%)標(biāo)準(zhǔn)值(%)GBW07234測(cè)定值(%)標(biāo)準(zhǔn)值(%)Pb0.420.43±0.022.242.17±0.070.0590.056±0.00513.6×10-4(13.0±2.1)×10-4Zn0.860.83±0.044.124.26±0.150.1480.143±0.0060.0130.013±0.001Cu0.2620.246±0.0081.081.05±0.032.852.80±0.090.210.19±0.01Mn0.0950.091±0.0070.360.38±0.040.2390.241±0.0110.100.12±0.01As0.0440.043±0.0050.280.28±0.030.0220.026±0.0031.3×10-4(1.5±0.3)×10-4元素測(cè)定值(μg/g)標(biāo)準(zhǔn)值(μg/g)測(cè)定值(μg/g)標(biāo)準(zhǔn)值(μg/g)測(cè)定值(μg/g)標(biāo)準(zhǔn)值(μg/g)測(cè)定值(μg/g)標(biāo)準(zhǔn)值(μg/g)Ag18.618.3±1.3239220±1010971010±200.760.70±0.14Bi2.62.8±0.58175±89486±160.420.43±0.03Cd3332±2176172±87.27.4±0.8-1.400.14±0.03Co13.94-25.14-51.90-16.816.9±0.9Ni23.66-41.23-50.77-5.15.6±0.6Ga23.923.4±2.62726±31715±223.822.6±1.5In3.6(1.5)1910±23.43.3±0.58.090.25±0.05Mo2628±32124±5142137±172.62.4±0.3Ge2.62.9±0.57.96.5±1.86.23.3±0.7-7.780.93±0.19Sb10694±5619(610)10195±60.340.23±0.04元素GBW07235測(cè)定值(%)標(biāo)準(zhǔn)值(%)GBW07236測(cè)定值(%)標(biāo)準(zhǔn)值(%)GBW07237測(cè)定值(%)標(biāo)準(zhǔn)值(%)GBW07286測(cè)定值(%)標(biāo)準(zhǔn)值(%)Pb4.114.17±0.050.610.61±0.020.280.25±0.011.241.27±0.04Zn0.0630.062±0.0020.1010.092±0.0032.832.75±0.042.522.51±0.03Cu0.210.20±0.010.0350.035±0.0010.770.71±0.010.220.22±0.01Mn1.061.40±0.031.171.53±0.040.0210.026±0.0022.94-元素測(cè)定值(μg/g)標(biāo)準(zhǔn)值(μg/g)測(cè)定值(μg/g)標(biāo)準(zhǔn)值(μg/g)測(cè)定值(μg/g)標(biāo)準(zhǔn)值(μg/g)測(cè)定值(μg/g)標(biāo)準(zhǔn)值(μg/g)As 82.585.1±4.845.243.2±3.111.512.4±0.9 0.13×104(0.13±0.01)×104Ag 14.014.7±0.15.55.6±0.813.113.5±0.8 43.042.4±1.6Bi 14.315.6±1.114.912.5±1.361.056.4±3.5 8.560.91±0.03Cd 3.43.2±0.22.62.6±0.331.829.3±1.0 0.0150.015±0.001Co 11.614.7±0.812.615.7±1.09.48.7±0.3 7.16.3±0.3Ni 28.227.7±1.432.934.5±1.65.45.5±0.7 8.69.2±0.9Ga 17.216.7±0.711.611.7±0.78.28.0±0.7 15.614.6±0.7In 1.430.12±0.023.380.09±0.04-0.28 0.23±0.03 2.44-Mo-3.21.6±0.21.71.3±0.22.52.8±0.3 0.0250.023±0.002Ge 0.920.90±0.121.020.93±0.131.51.4±0.2-2.83-Sb 34.139.3±1.011.012.0±0.81.81.1±0.3 28.538.0±1.5

4結(jié)語(yǔ)

采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及極差分析法，確定了應(yīng)用ICP-AES同時(shí)測(cè)定鉛鋅礦中Pb、Zn、Cu、Mn、As、Ag等15個(gè)主次量元素含量的樣品消解最佳實(shí)驗(yàn)條件。在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證，檢測(cè)結(jié)果都在標(biāo)準(zhǔn)值的誤差范圍內(nèi)，精密度和準(zhǔn)確度都小于10%，且大部分元素的精密度和準(zhǔn)確度小于5%，符合《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范》的要求。應(yīng)用該方法分析湖南某礦區(qū)中大批量鉛鋅礦樣品，標(biāo)樣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)合格率為100%，密碼質(zhì)量統(tǒng)計(jì)合格率大于97%，說(shuō)明該方法可用于一般鉛鋅礦石的實(shí)際分析工作中，且操作簡(jiǎn)單快捷，試劑消耗量少，成本低，符合現(xiàn)代綠色環(huán)保的趨勢(shì)。

本實(shí)驗(yàn)在采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化消解條件時(shí)，假定各影響因素之間沒(méi)有交互作用，但在實(shí)際分析中這些因素之間可能會(huì)存在一階交互效應(yīng)，從而影響消解條件的優(yōu)化，在后續(xù)工作中值得進(jìn)一步探索。

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Simultaneous Determination of 15 Elements in Lead-Zinc Ore by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry

MENGShi-xian1,DENGFei-yue1*,YANGYuan1,SUWei-han2,MINXiao-fang1,YONGFu-zeng1

(1.College of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;

2.Analysis Center, Hunan Non-ferrous Geological Exploration Institute, Changsha 410007, China)

Key words: lead-zinc ore; major and trace elements; orthogonal test; Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry