硝酸氧化爐灰中鉑鈀測(cè)定方法研究

張 俠 ，陳潮炎 ，謝大偉 ，周 童 ，王國(guó)棟

（1.徐州北礦金屬循環(huán)利用研究院，江蘇 徐州 221002；2.北礦檢測(cè)技術(shù)有限公司，北京 102600）

硝酸氧化爐灰中鉑鈀測(cè)定方法研究

張 俠1，2，陳潮炎2，謝大偉1，2，周 童1，2，王國(guó)棟1，2

（1.徐州北礦金屬循環(huán)利用研究院，江蘇 徐州 221002；2.北礦檢測(cè)技術(shù)有限公司，北京 102600）

本文利用傳統(tǒng)火試金富集貴金屬的預(yù)處理方法，結(jié)合現(xiàn)代分析儀器，運(yùn)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法對(duì)Pt、Pd進(jìn)行分析，其具有簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、快速的特點(diǎn)。通過加入銀作為保護(hù)劑富集Pt、Pd形成合粒，經(jīng)硝酸-鹽酸溶解貴金屬合粒后，采用ICP-AES法測(cè)定溶液中Pt、Pd含量。通過一系列條件試驗(yàn)，得出最佳試驗(yàn)條件、基體干擾影響等。試驗(yàn)表明，采用本方法測(cè)定硝酸氧化爐灰中Pt、Pd含量，消除了電感耦合等離子體光譜法直接存在的基體干擾，測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定，方法操作簡(jiǎn)便快速，可作為Pt、Pd測(cè)定方法。

硝酸氧化爐灰；鉑；鈀；火試金；ICP-AES

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院分析，2008-2013年我國(guó)硝酸（折100%）產(chǎn)量總體上逐年上升，2016年達(dá)到了280萬(wàn)t。氨氧化生產(chǎn)硝酸的催化劑一般采用鉑網(wǎng)，它是用貴金屬鉑、鈀合金（主體是鉑）編織而成。在使用過程中有損耗，其損耗值隨氨氧化壓力的增加而加大，我國(guó)生產(chǎn)硝酸的鉑耗約為0.07 g/t，損失的鉑除少部分溶解在硝酸和隨尾氣損耗外，其一部分沉積在氧化爐體、管道以及酸泥中成為爐灰，管道和酸泥中爐灰一般含貴金屬0.1%～1.0%，氧化爐體內(nèi)大部分以碎片、斷層等脫落方式沉積，其Pt含量在5%～25%，需要多次清掃回收。此外爐灰中的Pt/Pd含量高（Pt：3%～20%，Pd：1%～20%）且分布不均勻。

現(xiàn)有可以借鑒的分析方法中，試樣的分解可采用微波消解-酸溶法；或采用硫酸溶樣，保溫通入氯氣0.5 h，加熱濃縮等方法。鉑、鈀的測(cè)定多采用分光光度法、原子吸收光譜法和ICP-AES法。酸溶法存在稱樣量少、溶樣時(shí)間長(zhǎng)、溶樣不徹底等缺點(diǎn)。而分光光度法使用有機(jī)試劑，會(huì)污染環(huán)境，且操作手續(xù)繁瑣，多被儀器方法取代。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法分析鉑、鈀，具有簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、快速的特點(diǎn)?；鹪嚱鸱ǜ患F金屬預(yù)處理樣品，是一種經(jīng)典方法，取樣量大（預(yù)計(jì)取樣量0.5～1 g）、代表性好、適用性強(qiáng)、富集程度高，同時(shí)火試金法能有效去除試樣中的賤金屬，盡可能減少了雜質(zhì)元素的干擾，具有結(jié)果可靠、穩(wěn)定性好、為交易雙方所認(rèn)可等優(yōu)勢(shì)。因此，本文擬采用火試金法預(yù)處理，ICP-AES測(cè)定相結(jié)合的方法，優(yōu)化試驗(yàn)，以期找出最佳方案準(zhǔn)確測(cè)定其中鉑、鈀含量。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器及試劑

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（Agilent 725ICP-OES）。

鹽酸，ρ1.19 g/mL，分析純；硝酸，ρ1.42 g/mL，優(yōu)級(jí)純；冰醋酸，分析純。

1.2 儀器測(cè)量條件

功率：1 150 W；載氣流量：1.0 L/min；輔助氣流量：0.5 L/min；霧化器壓力：0.20 mPa；積分時(shí)間：短波為30 s，長(zhǎng)波為15 s。

ICP-AES的最佳工作條件如表1所示，元素測(cè)定譜線如表2所示。

表1 ICP-AES最佳工作條件

表2 元素測(cè)定譜線

1.3 樣品處理——火試金富集

1.3.1 配料

稱取1.0 g試樣（精確至0.000 1 g），將其置于已加入25 g碳酸鈉、150 g氧化鉛、15 g硼砂、10 g二氧化硅、5 g氟化鈣的試金坩堝中，加入100 mg的金屬純銀攪拌均勻，覆蓋上5 mm厚的覆蓋劑。

1.3.2 熔融

將配好料的試金坩堝放入已升至900℃的箱式電爐內(nèi)，50 min內(nèi)升溫至1 100℃，保溫10 min。將熔融物倒入已預(yù)熱過的鑄鐵模中，待熔融物冷卻后取出鉛扣，除去熔渣，將鉛扣砸成立方體，鉛扣重量應(yīng)在30～40 g，否則應(yīng)重新配料。

1.3.3 灰吹

將鉛扣放入已在950℃下預(yù)熱30 min的鎂砂灰皿中，待熔鉛脫去黑膜后，打開爐門使?fàn)t溫降至880℃進(jìn)行灰吹。當(dāng)鉛扣剩1～2 g時(shí)，將灰皿取出冷卻。

1.3.4 洗滌

從灰皿中取出合粒，用細(xì)毛刷除去表面粘附的雜質(zhì)，放置于25 mL坩堝中，加入15 mL醋酸（1+3），置于低溫電熱板上，保持近沸約5 min，傾去溶液，用溫水洗滌合粒三次，于電爐上烤干，取下冷卻。

1.3.5 溶解

（1）測(cè)定鉑、鈀合粒的溶解。將合粒在鐵砧上砸成約0.2 mm厚的薄片，放置于100 mL燒杯中。往燒杯中加入10 mL硝酸（1+1），加熱保持近沸，合粒完全溶解后加入15 mL鹽酸，煮沸，待除盡氮氧化物后取下。冷卻后移入100 mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻，靜置至溶液澄清。必要時(shí)，應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的工作范圍，稀釋待測(cè)試液。在選定的工作條件下，測(cè)定溶液中鉑、鈀含量。

（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線。分別移取0.00 mL、1.00 mL、5.00 mL、10.00 mL、20.00 mL的鉑、鈀、銠標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL容量瓶中，以10%鹽酸稀釋至刻度，搖勻。在與試料相同測(cè)定條件下，測(cè)量系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的發(fā)射強(qiáng)度，以鉑、鈀、銠的濃度為橫坐標(biāo)，發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 配料比渣型的確定

火試金熔渣的渣型是以硅酸度來(lái)確定的，硅酸度等于1為中性渣，硅酸度大于1為酸性渣，硅酸度小于1為堿性渣，不同硅酸度的試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同硅酸度試驗(yàn)

從表3可知，硅酸度從0.5到1.0結(jié)果沒有明顯變化。該方法選擇硅酸度為0.75。

2.2 氧化鉛用量的確定

加入不同量的氧化鉛，其試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 加入不同氧化鉛對(duì)結(jié)果的影響試驗(yàn)

由表4可知，加入兩種不同量的氧化鉛，結(jié)果沒有明顯變化，該方法選擇加入150 g氧化鉛。

2.3 鉛扣大小對(duì)分析結(jié)果的影響

鉛扣大小是影響分析結(jié)果的重要因素之一，鉛扣大，灰吹時(shí)間長(zhǎng)，容易造成結(jié)果偏低，鉛扣小，金銀捕集不完全，故本方法選擇鉛扣在35～45 g。

2.4 熔樣溫度對(duì)分析結(jié)果的影響

試樣進(jìn)爐溫度以950℃為最佳，溫度過高，突然反應(yīng)產(chǎn)生的氣體會(huì)使物料噴濺。一般35 min升至1 100℃，保溫20 min出爐，爐溫過低，熔融不完全，會(huì)使熔渣與鉛扣不易分離，造成分析結(jié)果不準(zhǔn)確。

2.5 灰吹溫度條件

灰吹溫度高時(shí)，對(duì)銀的損失就大，因此，灰吹溫度不能太高，但也不能過低，否則容易出現(xiàn)“凍死”現(xiàn)象，以灰皿內(nèi)壁出現(xiàn)少量結(jié)晶鉛為最佳的灰吹條件。

2.6 干擾雜質(zhì)試驗(yàn)

硝酸氧化爐灰中有少量難溶雜質(zhì)，主要為硅酸鹽類和硅鋁酸鹽等難溶物質(zhì)。

表5 Si干擾試驗(yàn)

由表5可知，加入Si 5 000 mg對(duì)試驗(yàn)結(jié)果幾乎沒有影響。

表6 Al干擾試驗(yàn)

從表6可知，加入Al 2 000 mg，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響不大。由試驗(yàn)可知，少量硅酸鹽類和硅鋁酸鹽等雜質(zhì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果幾乎沒有影響，其他少量賤金屬經(jīng)過火試金的富集和分離，都進(jìn)入爐渣中，不影響測(cè)定。

3 結(jié)論

以上試驗(yàn)表明，采用本方法測(cè)定硝酸氧化爐灰中Pt、Pd含量，消除了電感耦合等離子體光譜法直接測(cè)定Pt、Pd存在的基體干擾，測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定。方法操作簡(jiǎn)便快速，可作為催化劑中Pt、Pd測(cè)定方法。

1 孫淑媛，符 斌，等.礦石機(jī)有色金屬分析手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

2 李華昌，陳潮炎，等.有色冶金分析手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

3 高 亮.堿熔-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定紅土鎳礦中硅鈣鎂鋁錳鈦鉻鎳鈷[J]．2013，33（2）：51-54.

Study on Determination of Platinum and Palladium in Nitric Acid Oxidation Furnace

Zhang Xia1,2, Chen Chaoyan2, Xie Dawei1,2, Zhou Tong1,2, Wang Guodong1,2
(1. BGRIMM-Xuzhou Institute of Metal Recycling, Xuzhou 221002, China;2. BGRIMM MTC Technology Co., Ltd., Beijing 102600, China)

In this paper, Pt and Pd were analyzed by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES)with the pretreatment method of noble metal enrichment and precious metal, which was simple, accurate and rapid. The contents of Pt and Pd in the solution were determined by ICP-AES after the addition of silver as the protective agent to enrich the Pt and Pd. Through a series of condition tests, the best experimental conditions, the impact of matrix interference and so on. The results show that the method can be used to determine the content of Pt and Pd in nitric acid oxidation furnace, and the matrix interference is directly eliminated by inductively coupled plasma spectroscopy. The method is simple and rapid and can be used as Pt and Pd method.

nitric acid oxidation furnace ash; platinum; palladium; fire test gold; ICP-AES

X781.3；TF83

A

1008-9500(2017)07-0010-03

2017-05-26

本文系國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)（項(xiàng)目編號(hào)：2016YFF0102500）的階段性研究成果。

張俠（1985-），女，江蘇豐縣人，碩士研究生，工程師，從事稀貴金屬分析工作。