火焰原子吸收法測定銅冶煉渣選尾礦中的銅

楊師同

(江西銅業(yè)股份有限公司 貴溪冶煉廠 中心化驗(yàn)室，江西 鷹潭 360681)

前言

近幾年，針對銅冶煉渣選尾礦中銅品位較高的問題，很多企業(yè)在工藝流程和藥劑制度進(jìn)行了優(yōu)化。提供準(zhǔn)確快速的分析方法來支撐銅冶煉渣選尾礦中含銅量的控制尤為重要。前期測定尾礦中銅含量主要是采用短碘量法，因?yàn)樵x尾礦中銅含量相對比較低，多杯分析時結(jié)果比較分散，極差比較大，無法滿足銅冶煉尾礦的要求，對指標(biāo)控制有很大影響。因此本文提出：采用鹽酸、硝酸溶解，加入氟化氫銨，在火焰原子吸收上直接測定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

分析過程中，所用試劑均為分析純，所用的水均為蒸餾水。

1.1 試劑及儀器

1.1.1 鹽酸(AR，ρ1.19g/mL)

1.1.2 硝酸(AR，ρ1.42g/mL)

1.1.3 氟化氫銨：分析純

1.1.4 電子天平：感量為萬分之一克

1.1.5 乙炔：純度>99.9%

1.1.6 原子吸收光譜儀(賽默飛世爾3300)

1.2 試驗(yàn)方法

稱取0.2g(精確到0.0001g)渣選尾礦樣品于150ml燒杯中，用少量水潤濕，加10ml鹽酸(1.1.1)，蓋上表面皿，置于電爐上，低溫加熱約5min，取下，邊搖邊逐滴加入氟化氫銨(1.1.3)，溶液無渾濁時，加入5ml硝酸(1.1.2)，繼續(xù)溶解至溶液清亮，調(diào)高溫度蒸至近干，再補(bǔ)加10ml硝酸(1.1.2)，微沸，取下，冷卻，移入200ml容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻；隨同試樣進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。按照儀器工作條件，在火焰原子吸收光譜儀上進(jìn)行拉標(biāo)準(zhǔn)曲線，并測定樣品。

工作曲線的繪制：將銅元素按0.00μg/mL、0.50μg/mL、1.00μg/mL、3.00μg/mL、5.00μg/mL的濃度配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，介質(zhì)為5%的硝酸。使用空氣-乙炔火焰，于原子吸收光譜儀波長324.8nm處，以水調(diào)零，測量系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以銅標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

銅量以銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wcu計(jì)，數(shù)值以%表示，按下式計(jì)算：

式中：

ρ0——自工作曲線上查得的空白溶液中銅的濃度，單位為微克每毫升(μg/mL)；

ρ——自工作曲線上查得的測定溶液中的銅濃度，單位為微克每毫升(μg/mL)；

V——試樣的定容體積，單位為毫升(mL)；

m——試料的質(zhì)量，單位為克(g)。

2 結(jié)果與討論

2.1 原子吸收光譜儀工作條件的選擇

分別用0.50μg/mL和5.00μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。于原子吸收光譜儀波長324.8nm處，在空氣-乙炔火焰中，以蒸餾水調(diào)零，測量其吸光度。

2.1.1 乙炔流量的選擇

固定狹縫寬度為0.5nm，燈電流3.0mA，燃燒器高度10mm，改變乙炔流量，結(jié)果見表1。

表1 不同乙炔流量測定銅的吸光度

從表1可知：乙炔流量在0.9～1.1L/min時，吸光度逐漸增大，0.9～1.1L/min時吸光度逐漸降低，所以選擇乙炔流量為1.1L/min。

2.1.2 燈電流的選擇

固定狹縫寬度為0.5nm，乙炔流量為1.1L/min，燃燒器高度10mm，改變燈電流，結(jié)果見表2。

表2 不同燈電流測定銅的吸光度

從表2可知，燈電流有2mA至5mA時，吸光度依次降低。燈電流越小，吸光度越高，但是燈電流太小，元素?zé)舴烹姴环€(wěn)；燈電流過大時，空心陰極燈會產(chǎn)生自吸收現(xiàn)象。綜合測定情況，選擇燈電流為3.0mA(試驗(yàn)空心陰極燈的最高電流是15mA，廠家推薦電流為4mA)。

2.1.3 狹縫寬度的選擇

固定燈電流3.0mA，乙炔流量為1.1L/min，燃燒器高度10mm，改變狹縫寬度，結(jié)果見表3。

表3 不同狹縫寬度測定銅的吸光度

從表3可知，狹縫寬度的改變，吸光度基本不變，選擇狹縫寬度為0.5nm。

2.1.4 燃燒器高度的選擇

固定狹縫寬度0.5nm，乙炔流量1.1L/min，燈電流為3.0mA，改變?nèi)紵鞲叨龋Y(jié)果見表4。

表4 不同燃燒器高度測定銅的吸光度

從表4可知，提升燃燒器高度，吸光度先增高后減小，選擇燃燒器高度為10mm。

綜合以上各種因素，兼顧到儀器的靈敏度和穩(wěn)定性兩個方面，本實(shí)驗(yàn)選擇儀器的工作條件如下：波長324.8nm、燈電流3.0mA、狹縫寬度0.5nm、燃燒器高度為10mm，乙炔流量1.1L/min。

2.2 溶樣方法及酸量的選擇

用同一樣品，在鹽酸、硝酸和飽和氟化氫銨不同加入量時的結(jié)果比對。

2.2.1 鹽酸和硝酸加入量試驗(yàn)

只加入鹽酸或硝酸，加入量分別是5mL、10mL、15mL做試驗(yàn)；再同時加10mL和15mL鹽酸和硝酸進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 不同酸量樣品的溶解情況

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在加入不同量鹽酸和硝酸的時候，樣品都有渾濁，樣品不能完全溶解，經(jīng)X熒光半定量分析發(fā)現(xiàn)，樣品中含有SiO2。

2.2.2 逐滴加入飽和氟化氫銨進(jìn)行試驗(yàn)

先固定鹽酸和硝酸的加入量，然后逐滴加入不同量的飽和氟化氫銨，結(jié)果見表6。

表6 飽和氟化氫銨不同用量時溶樣和測定情況

從表6數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在逐滴加入飽和氟化氫銨總量在1.5～3.0mL時，樣品溶解無渾濁現(xiàn)象，樣品溶解清亮，測定值基本穩(wěn)定，最后試驗(yàn)方法中選取飽和氟化氫銨的逐滴加入量為2ml。

2.2.3 逐滴加入氟化氫銨的總量固定，再加入不同的鹽酸和硝酸

逐滴加入飽和氟化氫銨的總量為2mL，加入不同的鹽酸和硝酸，進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表7：

表7 逐滴加入氟化氫銨總量固定，加入不同鹽酸和硝酸時試驗(yàn)結(jié)果

通過表7數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在逐滴加入飽和氟化氫銨的總量固定在2mL時，只加入鹽酸或只加入硝酸，樣品都不能完全溶解；在鹽酸加入10mL，硝酸加入5、10mL時，樣品溶解是清亮的，結(jié)果比較穩(wěn)定。

綜合表5、表6、表7試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試劑加入量為鹽酸10mL、硝酸5mL、逐滴加入氟化氫銨2mL時，樣品可以全部溶解，結(jié)果穩(wěn)定。最終方法中試劑加入量定為：鹽酸10mL，硝酸5mL，氟化氫銨2mL。

2.3 精密度實(shí)驗(yàn)

選擇5個渣選尾礦樣品，每個樣品做11杯，進(jìn)行精密度實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表8：

表8 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果(n=11)

從表8可知，5個樣品分別測定11次，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差最大為1.02%，無異常值，方法重復(fù)性好，結(jié)果符合要求。

2.4 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

稱取0.2000g 1#和4#兩個尾礦樣品，按試樣分析方法進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果如9所示。

表9 加標(biāo)回收試驗(yàn)

由表9數(shù)據(jù)可知，用原子吸收光譜法測定銅冶煉渣選尾礦中銅的回收率，回收率在94%～105%之間，可知該方法結(jié)果準(zhǔn)確性很好。

2.5 實(shí)驗(yàn)室間比對

取10個銅冶煉渣選尾礦樣品送北京礦冶研究院進(jìn)行檢測，比對結(jié)果如表10所示。

表10 實(shí)驗(yàn)室間比對結(jié)果

從表10可以看出，用原子吸收光譜法和北京礦冶研究院結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，10個樣品中有9個樣品結(jié)果兩方偏差小于0.01%，1個樣品結(jié)果偏差小于0.02%，總體來說10個樣品結(jié)果偏差很小，符合預(yù)期效果。用原子吸收光譜法測定銅冶煉渣選尾礦中的銅的方法準(zhǔn)確可靠。

結(jié)論

本文用火焰原子吸收法測定銅冶煉渣選尾礦中銅含量方法是可行的；該方法在測定低含量銅時較短碘量法在準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性方面有明顯優(yōu)點(diǎn)，該方法操作簡單，分析速度快，重現(xiàn)性好。所以該方法可以用于銅冶煉渣選尾礦銅含量的監(jiān)控分析。