火焰原子吸收光譜法測定銅原礦尾礦中的鎘

馬 麗

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

火焰原子吸收光譜法測定銅原礦尾礦中的鎘

馬 麗

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

采用鹽酸、氫氟酸、硝酸、高氯酸分步溶解的方式對具有硅、鐵含量高等特性的銅原礦尾礦樣品進行溶解。在體積分數(shù)為5%的鹽酸介質(zhì)中，利用原子吸收光譜法，采用扣除背景方式對樣品溶液進行測定。樣品溶解較完全，共存元素對鎘的測定基本無干擾。方法重現(xiàn)性較好，準確度較高。相對標準偏差在2.3%～8.3%，加標回收率在96.7%～105%，標準樣品分析結(jié)果與標準值基本一致。能滿足日常分析檢測的需要。

鎘；銅原礦尾礦；扣背景；火焰原子吸收光譜法

前言

銅是現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的一種金屬材料，廣泛應用于電力、機械、電子、電器、兵器等工業(yè)中[1]。銅冶煉原料中的雜質(zhì)元素主要有鋅、鎘、氟、鉍、鉛和砷等[2]。銅原礦尾礦作為銅冶煉的重要原料和產(chǎn)物，準確地分析其中雜質(zhì)元素的含量對銅冶煉工藝改造、綜合回收和環(huán)境評價等方面均具有非常重要的意義。目前已有一些原子吸收光譜法測定鎘的相關(guān)標準和文獻[3-6]，但對于銅原礦尾礦中鎘含量分析的報道并未見。銅原礦尾礦中含有較高的硅、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等元素，但鎘的含量卻很低，這些為樣品溶解和測定帶來了一定的困難。針對銅原礦尾礦的組成特性，本文采用鹽酸、硝酸、氫氟酸和高氯酸溶解樣品，在體積分數(shù)為5%的鹽酸介質(zhì)中用原子吸收光譜法采用扣背景的方式測定銅原礦尾礦中鎘的含量。測定范圍為0.000 5%～0.010%。通過對標準樣品進行分析，并與其它經(jīng)典方法分析結(jié)果進行比對，結(jié)果滿意。該方法簡單易操作，準確度高，精密度好，能滿足日常分析檢測的需要。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作條件

novAA350型原子吸收光譜儀(德國耶拿公司)，附鎘空心陰極燈。

儀器工作條件：波長228.8 nm、燈電流3.0 mA、狹縫寬度0.2 nm、燃燒器高度為6.0 mm，乙炔流量50 L/h。

在選定的儀器工作條件下，測定系列鎘標準溶液的吸光度，并繪制工作曲線，見圖1。將工作曲線按濃度等分為五段，最高段的吸光度差值與最低段的吸光度差值之比為0.74，不小于0.7。

圖1 工作曲線Figure 1 A calibration curve.

按線性回歸法求出鎘濃度(x)與吸光度(y)之間的線性回歸方程式：y=0.229 0x+0.006 3，得到鎘的工作曲線的斜率即靈敏度SC為0.229 0 μg/mL，選取空白溶液，連續(xù)測定11次吸光度，求得其標準偏差SA為0.001 1 μg/mL，按公式計算檢出限ρL(k=3)=3SA/SC=0.014 μg/mL。特征濃度ρC=0.0044/SC=0.019 μg/mL。

1.2 試劑

鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸均為分析純，實驗用水為蒸餾水或去離子水。

鎘標準儲備溶液(1 mg/mL)：稱取1.000 0 g金屬鎘(wCd≥99.99%)，置于400 mL燒杯中，加入50 mL硝酸(1+1)，蓋上表皿，加熱至完全溶解，煮沸驅(qū)除氮的氧化物，取下冷卻至室溫，移入1 000 mL容量瓶中，加入200 mL鹽酸(1+1)，用水稀釋至刻度，混勻。

鎘標準溶液(100 μg/mL)：移取10.00 mL鎘標準儲備溶液于100 mL容量瓶中，加入10 mL鹽酸(1+1)，用水稀釋至刻度，混勻。使用之前再稀釋成10 μg/mL鎘標準溶液。

1.3 實驗方法

（2）起重機載荷值：計算框架或剛架時，多臺起重機的垂直載荷和水平載荷的標準值應乘以載荷規(guī)范規(guī)定的縮減系數(shù)；當要定義起重機時，程序?qū)⒃诜治鲞^程中以雙層起重機的特殊方式組合，并獲得正確的計算結(jié)果。否則，起重機的組合負荷值將太大，并且用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼的量將相應地大。

準確稱取0.50 g或1.00 g(精確至0.000 1 g)試樣于200 mL聚四氟乙烯燒杯中，以少許水潤濕，加入15 mL鹽酸，低溫加熱5～10 min，取下稍冷，依次加入5～10 mL氫氟酸、5 mL硝酸、3 mL高氯酸，蓋上聚四氟乙烯表皿，低溫加熱至微沸，并保持30～45 min。取下稍冷，用少許水吹洗并去除表面皿，繼續(xù)加熱至近干。冷卻，加入2.5 mL鹽酸，用少許水吹洗杯壁，加熱至鹽類溶解，取下冷至室溫，移入50 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。隨同試料做空白實驗。于選定的儀器工作條件下，使用空氣-乙炔火焰，以水調(diào)零，采用扣除背景方式測定試液及隨同試料空白溶液的吸光度。從工作曲線上查得相應的鎘的質(zhì)量濃度。

系列標準溶液的配制：由10 μg/mL鎘標準溶液稀釋分別得到濃度為0、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 μg/mL鎘系列標準溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶樣方法的選擇

由于銅原礦尾礦中二氧化硅含量較高(對部分代表樣品進行二氧化硅含量分析，二氧化硅含量為25%～75%)，本實驗采用三種溶樣方法進行對比。(1)稱取0.50 g或1.00 g(精確至0.000 1 g)樣品于玻璃燒杯中，加0.5 g氟化氫銨、15 mL鹽酸、5 mL硝酸、3 mL高氯酸，低溫加熱溶解樣品至高氯酸煙近盡，用2.5 mL鹽酸浸取，定容至50 mL容量瓶。(2)稱取0.50 g或1.00 g(精確至0.000 1 g)樣品于聚四氟乙烯燒杯中，加入15 mL鹽酸、5 mL硝酸、5 mL氫氟酸、3 mL高氯酸，低溫加熱溶解樣品至高氯酸煙近盡。(3)同實驗方法。分析結(jié)果見表1。

由表1可以看出，方法3溶解樣品的效果最好，本實驗采用方法3的方法對樣品進行溶解。

2.2 儀器測定方式的選擇

表1 不同溶樣方法分析鎘含量結(jié)果

表2 不同測定方式分析鎘含量結(jié)果

由表2可以看出，對于鎘含量較低的樣品，扣除背景和不扣除背景方式測定的結(jié)果存在一定的差異，為了進一步確定測定方式，本實驗對以上樣品利用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法進行了分析。結(jié)果表明，ICP-MS法測定樣品的結(jié)果與原子吸收法扣除背景的數(shù)據(jù)較為一致。本實驗選擇扣除背景方式對銅原礦尾礦樣品進行測定。

2.3 測定酸度的選擇

配制不同鹽酸濃度的Cd標準溶液(1.00 μg/mL)，在選定的儀器工作條件下，分別測定其吸光度，結(jié)果見表3。

表3 鹽酸濃度對鎘吸光度的影響

由表3可知，鹽酸體積分數(shù)在2%～10%之間，吸光度穩(wěn)定，實驗選擇體積分數(shù)5%的鹽酸為測定介質(zhì)。

2.4 基體干擾實驗

銅原礦尾礦中除了Si含量較高外，還含有較高的Ca、Mg、Al、Fe、Mn、Ti、K、Na、Cu、Pb、Zn等，為了確定這些共存元素對鎘元素測定的影響情況，本實驗在一系列0.10 μg/mL和1.00 μg/mL的Cd標準溶液中加入一定量的共存元素，其測定結(jié)果表明：K(1 500 μg/mL)、Na(1 500 μg/mL)、Ca(2 000 μg/mL)、Mg(1 500 μg/mL)、Al(2 000 μg/mL)、Fe(5 000 μg/mL)、Mn(100 μg/mL)、Ti(100 μg/mL)、Cu(1 000 μg/mL)、Pb(1 000 μg/mL)、Zn(1 000 μg/mL)對0.10 μg/mL和1.00 μg/mL的Cd測定基本無干擾。

2.5 精密度實驗

稱取1#、2#、3#、4#、5#樣品(0.000 5%≤鎘含量≤0.005 0%時稱取1.00 g試樣，0.005 0%<鎘含量≤0.010%時稱取0.50 g試樣)各11次按實驗方法進行測定，結(jié)果見表4。

由表4可以看出，該方法的精密度較好，相對標準偏差在2.3%～8.3%。

2.6 準確度實驗

對銅礦石標樣GSB04-2710-201(標值鎘含量為0.0064%)按實驗方法進行了實驗，并對2#、4#和GSB04-2710-201進行了加標回收實驗，結(jié)果見表5。

表4 精密度實驗

表5 加標回收實驗

表5結(jié)果表明，樣品分解完全，測定方法準確，該方法的準確度較高，試樣加標回收率在96.7%～105%。

3 結(jié)語

采用四酸分步溶解的方式對銅原礦尾礦樣品進行了較好的分解，并采用扣除背景的方式準確地測定了鎘的含量。方法易操作，重現(xiàn)性好，準確度高，能滿足日常分析檢測的需要。

[1] 陳莉.我國銅冶煉生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].有色冶煉(Non-FerrousSmelting),1998(8):31-34,45.

[2] 譚守良.銅冶煉過程中雜質(zhì)元素的分布[J].有色冶煉(Non-FerrousSmelting),1993(6):9-13.

[3] 雷紅琴,劉緒斌,羅瓊,等.微波消解-原子吸收光譜法測定酵母中鐵、銅、錳、鉛、鎘[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(1):1-3.

[4] 黃儉惠,盧漢堤.火焰原子吸收光譜法測定高銻煙塵中的銀、鉛、鎘[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2014,4(4):28-31.

[5] 劉新,陳衛(wèi)中,賈皓.火焰原子吸收光譜法測定鉛鋅礦尾礦礦渣中鎘和鉻[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2012,32(9):30-35.

[6] 岳雙彥.淺析原子吸收光譜法測定鎘的進展[J].化學工程與裝備(ChemicalEngineering&Equipment),2013(9):182-184.

Determination of Cadmium in Copper Original Tailings by Flame Atomic Absorption Spectrometry

MA Li

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628,China)

For the copper original tailings which have high silicon and iron contents, a step-by-step digestion method was established using hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid and perchloric acid. In a 5% (v/v) hydrochloric acid medium, the sample solutions were determined by atomic absorption spectroscopy after background correction. The analytical results showed that the samples were dissolved completely by this method. The coexisting elements did not interfere with the determination of Cd element. This method has a good repeatability and high accuracy. The relative standard deviation (RSD) was between 2.3% and 8.3%. The recovery was between 96.7% and 105%. The results of this method were in good agreement with the certified values. This method can meet the needs for daily analysis in copper original tailings samples.

cadmium; indium; copper original and tailings; background correction; FAAS

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.04.013

2016-02-04

2016-04-24

馬麗，女，工程師，主要從事礦石及有色金屬中雜項元素的分析研究。E-mail:mary791012@163.com

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)04-0048-04