電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定鉛鋅選礦流程原尾礦中鉛、鋅、銅

孔會(huì)民

(巴彥淖爾西部銅業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000)

前言

在提質(zhì)增效的今天，對(duì)于企業(yè)分析人員來(lái)說(shuō)，尋找一種快速有效，并且能降低人力消耗的方法勢(shì)在必行。實(shí)驗(yàn)室在測(cè)定鉛鋅流程樣品時(shí)，其中的鉛鋅原礦、尾礦品位差異較大，并且要求同時(shí)測(cè)定其中的銅鉛鋅，以往的測(cè)定方法如火焰原子吸收光譜法、滴定分析法等基本都是單元素測(cè)定[1-4]，即使是同時(shí)測(cè)定多元素的，也是同一溶液中測(cè)定完一項(xiàng)再測(cè)定另一項(xiàng)[5]，并且不同的品位需要選擇不同的分析方法，品位稍高就需要分取試液再次定容測(cè)定[2-3]，對(duì)人力消耗都比較大。電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)法具有分析速度快、精密度好、檢出限低、準(zhǔn)確度高、線性范圍寬、可多元素同時(shí)測(cè)定等諸多優(yōu)點(diǎn)[6-7]，已廣泛應(yīng)用于合金、環(huán)境、醫(yī)藥、稀土、食品檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域[8-11]。在前人工作的基礎(chǔ)上，探討了采用ICP-AES法同時(shí)測(cè)定鉛鋅流程樣品中的銅、鉛、鋅的方法，得到了比較準(zhǔn)確的分析結(jié)果，降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了分析效率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與工作條件

ICPE-9000電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(日本島津公司)，ICP-AES儀工作條件見(jiàn)表1。

表1 ICP-AES工作條件

1.2 主要試劑

銅、鉛、鋅單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1 000.0 mg/L，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)，所用試劑均為分析純，所有用水均為去離子水。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.1 g(精確至0.000 1 g)樣品，置于150 mL的小燒杯中，加入5 mL氟化氫銨(50 g/L)，10 mL濃鹽酸，蓋表面皿煮沸4～5 min，加入5 mL濃硝酸，蒸至近干，取下稍冷。加入5 mL高氯酸，蒸至近干，取下冷至室溫。加入2 mL濃鹽酸潤(rùn)濕，用水沖洗表面皿及燒杯內(nèi)壁，煮沸取下，冷卻。將樣品移入100 mL容量瓶中，定容至刻線，搖勻待用。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

由1 000 mg/L鉛、鋅、銅單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液逐級(jí)稀釋?zhuān)M合配制為混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(表2)介質(zhì)為HCl(3.0%)，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

表2 標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素的濃度

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品預(yù)處理方法

鉛鋅礦石和尾礦中都含有大量的二氧化硅，雖然二氧化硅不溶于酸性溶液，但是它的沉淀可以包裹或吸附金屬離子，為了消除其影響，在分解樣品時(shí)加入氟化氫銨，經(jīng)濃HCl、濃HNO3處理后，樣品中的有機(jī)物被分解，金屬離子變成可溶性鹽，高氯酸主要處理殘余的碳，如果樣品中含碳量過(guò)高可以加入10 mL高氯酸，不影響測(cè)定結(jié)果。實(shí)驗(yàn)證明，樣品經(jīng)氟化氫銨、鹽酸、硝酸和高氯酸處理后，加入5 mL鹽酸，沖水微沸，樣品基本完全溶解。

2.2 稱樣量與稀釋倍數(shù)對(duì)測(cè)定的影響

由于日常分析中樣品數(shù)量多，但樣品均勻穩(wěn)定，選取一定稱樣量和定容體積可以用于直接測(cè)定的方法比較實(shí)用。采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定樣品時(shí)，如果待測(cè)溶液中含鹽量高，進(jìn)樣系統(tǒng)極易被堵塞，如果樣品稀釋倍數(shù)過(guò)大，含量較低的銅元素測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度達(dá)不到要求。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)稱樣量0.10 g左右，定容在250 mL容量瓶時(shí)，測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度可以滿足要求，并且在樣品量比較大時(shí)，試液的鹽度也在儀器的承受范圍之內(nèi)，未發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

2.3 溶液酸濃度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

實(shí)驗(yàn)選擇測(cè)定溶液的介質(zhì)是HCl，在確定的標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)070079，選擇HCl的體積分?jǐn)?shù)分別為1.0%、3.0%、5%、10%、15%進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 酸度對(duì)元素測(cè)定結(jié)果的影響

從表3中可以看出，當(dāng)鹽酸濃度為1.0%時(shí)，測(cè)定結(jié)果偏低，當(dāng)濃度為3.0%和5.0%時(shí)，測(cè)定結(jié)果相差不大，當(dāng)10.0%和15.0%時(shí)，測(cè)定結(jié)果偏高。綜合考慮，實(shí)驗(yàn)選擇鹽酸濃度為3.0%。

2.4 分析線的選擇

在ICP-AES光譜儀軟件庫(kù)中，Cu有7條分析譜線、Pb有3條分析譜線、Zn有3條分析譜線，并且背景校正值不一，選擇每種元素的全部分析譜線進(jìn)行測(cè)定。在ICP-AES處于最佳工作條件下，測(cè)定處理好的GBW(E)070079標(biāo)準(zhǔn)樣品，根據(jù)各條譜線給出的測(cè)定結(jié)果，結(jié)合待測(cè)元素的檢測(cè)范圍，選擇無(wú)干擾、峰形對(duì)稱、靈敏度適中的譜線作為分析線，Cu 324.754 nm、Pb 220.353 nm、Zn 213.856 nm。

2.5 干擾離子的影響

鉛鋅原尾礦分析中主要共存離子有Cl-、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+、Ba2+、Fe3+、Al3+等，根據(jù)樣品中各物質(zhì)的含量，實(shí)驗(yàn)分別考察了Ca2+、Mg2+、Mn2+、Ba2+、Fe3+、Al3+共存離子對(duì)分析結(jié)果的影響。結(jié)果表明：試液中Ca2+、Fe3+、Mg2+、Al3+質(zhì)量濃度為100 mg/L，Mn2+、Ba2+質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí)不影響測(cè)定結(jié)果。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線和檢出限

按照實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液系列中Pb、Zn、Cu，分別以被測(cè)元素的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。對(duì)空白溶液重復(fù)測(cè)定11次，用空白信號(hào)的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)計(jì)算待測(cè)元素的檢出限，檢出限的10倍作為測(cè)定下限，結(jié)果如表4所示。

表4 線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

2.7 方法精密度和準(zhǔn)確度

按照實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)GBW(E)070079標(biāo)準(zhǔn)樣品中的Pb、Zn、Cu進(jìn)行精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。從表5中可以看出，測(cè)定結(jié)果與給定值基本相符。

表5 鉛鋅礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中Pb、Zn和Cu的測(cè)定結(jié)果

3 樣品分析

對(duì)同一批次，鉛鋅選礦流程中的鉛鋅原礦、鉛尾礦、鋅尾礦樣品，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行溶樣，分別用ICP-AES和FAAS兩種方法測(cè)定其中的Pb、Zn、Cu，結(jié)果見(jiàn)表6。兩種方法測(cè)定結(jié)果基本一致。

表6 儀器比對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

通過(guò)改進(jìn)分析方法，大大節(jié)省了人力資源，滿足了公司生產(chǎn)的要求，提高了工作效率，降低了成本消耗。同時(shí)ICP-AES法測(cè)定結(jié)果滿足了生產(chǎn)的要求，結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性相比以往的分析方法有所提高。