王水溶礦-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定銅鉛鋅礦石中的銅鉛鋅元素

張 晶

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州，072754

銅鉛鋅礦石在電器工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、冶金、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但傳方法是利用火焰原子吸收方法對(duì)其礦石進(jìn)行測(cè)定【1～4】，該方法不能進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定，分析測(cè)試人員的工作量較大，分析大批量樣品時(shí)難于滿足時(shí)間上的要求。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）具有多元素同時(shí)測(cè)定的優(yōu)點(diǎn)，并且在樣品分析中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)使用王水溶礦比其他文獻(xiàn)中使用硝酸-氫氟酸-高氯酸混合酸消化處理法【5】、鹽酸-硝酸-硫酸混合酸處理法【6】節(jié)省溶礦時(shí)間，提高了工作效率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及工作參數(shù)

iCAP 6300型電感耦合等離子體發(fā)射光譜(美國(guó)Thermo公司)。儀器條件見表1。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液和主要試劑

銅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：準(zhǔn)確稱取 0.100g 的金屬銅（純度大于 99.99%）置于燒杯中，加入 10 mL（1+1）HNO3，微熱使 Cu完全溶解后，加入適量水和10 mL (1+1)HNO3，冷卻后移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為1.00mg/mL 的儲(chǔ)備液【7】。

表1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀器條件Table 1 Inductively coupled plasma emission spectrometer conditions

鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：準(zhǔn)確稱取0.1077g高純氧化鉛置于燒杯中，加入20mL HNO3，低溫加熱至溶解。冷卻后移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，得到1.00mg/mL的儲(chǔ)備液【7】。

鋅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：準(zhǔn)確稱取0.1245g經(jīng)800℃灼燒1h的高純氧化鋅置于燒杯中，加少量水濕潤(rùn)。加入 40mL（1+1）HNO3，低溫加熱至溶解。冷卻后移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，得到1.00mg/mL的儲(chǔ)備液【7】。

鹽酸（HCl）、硝酸（HNO3）均為分析純。

王水：HCl∶HNO3=3∶1，現(xiàn)用現(xiàn)配。

實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線

銅鉛鋅標(biāo)準(zhǔn)曲線由標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋得到。分別移取50mL各標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液至250mL容量瓶中，加入 25mL HCl，用水定容，搖勻，得到200μg/mL的溶液，再分別移取5、25、50mL該溶液至100mL容量瓶中，分別加入5mL HCl，用水定容，搖勻，得到混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，該系列中各元素濃度見表2。同時(shí)做空白。

表2 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列Table 2 Series of mixed standard solution

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取0.2500g（精確至0.0001g）樣品于100mL燒杯中，加少量水潤(rùn)濕，再加入10mL HCl，蓋上表面皿，于電熱板上加熱 30min，再加入20mL王水，蒸至體積為2mL左右，加入2mL濃HCl提取，用水轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶，定容，搖勻，放置過(guò)夜，用ICP—OES測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器條件選擇

2.1.1 波長(zhǎng)選擇 本文選擇等離子體光譜儀推薦的各個(gè)被測(cè)元素的第一波長(zhǎng)作為各個(gè)元素的測(cè)定波長(zhǎng)，即 Cu 324.754nm，Pb 220.353nm，Zn 213.856nm。利用配制的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行測(cè)定，以確保標(biāo)準(zhǔn)曲線在此波長(zhǎng)的線性范圍以內(nèi)。測(cè)定結(jié)果見圖1 3。

由圖1 3可以看出，在各個(gè)波長(zhǎng)測(cè)定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線均未超出線性范圍，所以可以選擇 Cu 324.754nm，Pb 220.353nm，Zn 213.856nm進(jìn)行測(cè)定。

2.1.2 觀測(cè)高度選擇 固定儀器其他條件不變，改變觀測(cè)高度，測(cè)定GBW07286中各元素，其信號(hào)值見表3。

表3 觀測(cè)高度對(duì)測(cè)定值的影響Table 3 Observation effect of height on the measuring values

由表3可以看出，觀測(cè)高度在12mm時(shí)能兼顧三種元素的信號(hào)值，使其都能達(dá)到一個(gè)較高的信號(hào)，所以本實(shí)驗(yàn)觀測(cè)高度為12mm。

2.2 溶礦方法選擇

銅鉛鋅礦石分解有硝酸—?dú)浞帷呗人峄旌纤嵯幚矸āⅪ}酸—硝酸—硫酸混合酸處理法，這兩種處理方法需要完全蒸干，實(shí)驗(yàn)過(guò)程較長(zhǎng)，影響大批量分析任務(wù)的工作效率，所以本實(shí)驗(yàn)采用王水溶礦。

2.3 干擾因素分析

2.3.1 基體效應(yīng) 溶液的粘度，密度，pH值等因素都會(huì)對(duì)測(cè)定效果產(chǎn)生影響，這種影響稱之為基體效應(yīng)。有實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)硝酸和鹽酸的含量在10%以下時(shí)對(duì) Cu、Pb、Zn的測(cè)定無(wú)影響【8】。因此，本實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品溶液中保持同等酸度（5%的 HCl），以減少基體效應(yīng)對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。

2.3.2 譜線干擾 Thermo公司的iCAP6300型電感耦合等離子體發(fā)射光譜軟件譜線庫(kù)中帶有譜線及其強(qiáng)度和附近干擾元素。在軟件中找到所選譜線，其強(qiáng)度及干擾元素見圖4 6。

由圖4 6可以看出，本文所選擇的三條譜線附近大部分為微量元素，且其信號(hào)強(qiáng)度跟被測(cè)元素相差數(shù)百倍，因此，所選譜線附近沒有強(qiáng)干擾元素。

2.4 方法檢出限

在儀器最佳工作條件下，按本實(shí)驗(yàn)方法步驟制備12份空白溶液測(cè)定，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差（3s）計(jì)算方法檢出限（L）【9】,結(jié)果見表5。

表5 方法檢出限Table 5 Detection limits of the method

2.5 方法精密度

選擇國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) GBW07286（銅鉛鋅礦石成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)），按照本文方法分解 12份樣品并進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算相應(yīng)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果見表6。

由表 6可以看出，各元素的 RSD(%)在1.64 4.54之間，滿足《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范》【10】分析要求。

2.6 方法準(zhǔn)確度

選擇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07233（銅礦石成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)） GBW07236（鉛礦石成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）GBW07237（鋅礦石成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）GBW07286 （銅鉛鋅礦石成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）按照本文方法，各分解3份，取其平均值并計(jì)算相對(duì)誤差，結(jié)果見表7。

表7 方法準(zhǔn)確度Table 7 Accuracy of the method

由表7可以看出，結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值吻合較好，說(shuō)明本方法準(zhǔn)確度較高，滿足《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。

3 結(jié)語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)使用王水溶礦——電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定銅鉛鋅礦石中的銅鉛鋅元素，方法操作簡(jiǎn)單，分析速度快，可同時(shí)測(cè)定三種元素，分析結(jié)果符合《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。提高了大批量樣品分析時(shí)的工作效率，適合大批量樣品的分析工作。

1 GB/T14353.1-2010.銅礦石、鉛礦石和鋅礦石化學(xué)分析方法 銅的測(cè)定 [S]

2 GB/T 14353.2-2010.銅礦石、鉛礦石和鋅礦石化學(xué)分析方法 鉛的測(cè)定 [S]

3 GB/T 14353.3-2010.銅礦石、鉛礦石和鋅礦石化學(xué)分析方法 鋅的測(cè)定 [S]

4 金碧，潘齊存，戴品中，等.ICP-AES測(cè)定銀焊料中的Cu、Zn、Ni三種元素[J].當(dāng)代化工，2011，4(5)：545 546

5 徐進(jìn)力，邢夏，張勤，等.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法直接測(cè)定銅礦石中銀銅鉛鋅[J].巖礦測(cè)試，2010（4）：377 382

6 王小強(qiáng)，侯曉磊，楊惠玲.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定鉛鋅礦中銀銅鉛鋅[J].巖礦測(cè)試，2011，30（5），576 579

7 《巖石礦物分析》編委會(huì).巖石礦物分析（第二分冊(cè)）（第四版）[M].北京：地質(zhì)出版社，2011：106 109

8 龔昌合.ICP-AES法測(cè)定工業(yè)廢水中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As和Hg[J].黑龍江環(huán)境通報(bào)，2006，30(4)：91 93

9 王曉鳳，劉鴻皋，王樹松.光譜分析中空白與檢出限的討論[J].光譜實(shí)驗(yàn)室1998，15(2)：76 78

10 DZ/T 0130—2006.地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范[S]