ICP-AES測(cè)定金屬礦石中低鍺含量的方法研究

韓小月 楊赟金 余曉

【摘 ?要】建立了一種電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測(cè)定鋅礦石中鍺含量的分析方法，確定了溶樣方法和分析譜線，對(duì)方法精密度和準(zhǔn)確度進(jìn)行了考察，結(jié)果表明。

【關(guān)鍵詞】電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法;鋅礦石;鍺

引言

鍺是一種具有重要工業(yè)價(jià)值的稀散金屬，廣泛應(yīng)用于很多科技領(lǐng)域，如半導(dǎo)體材料、光纖通訊、紅外光學(xué)、太陽(yáng)能電池等。但鍺在地殼中含量極少，資源有限且分布不均。所以，準(zhǔn)確測(cè)定鍺的含量就變得尤為重要。

鍺的測(cè)定根據(jù)含量不同可以采用以下幾種方法：含量較低的，一般采用原子吸收光譜法、萃取分光光度法、蒸餾分光光度法;含量較高的，采用碘酸鉀滴定法、重量法等。對(duì)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的樣品，目前應(yīng)用較為廣泛的是苯芴酮比色法，該法用磷酸、硝酸分解樣品，然后將鍺以四氯化鍺的形式蒸出，與其他元素分離，蒸出的鍺直接用水吸收。然后酸性介質(zhì)中在陽(yáng)離子界面活性劑存在下用光度法測(cè)定四價(jià)鍺與苯芴酮及CTMAB形成的紅色絡(luò)合物。但該法采用的溶劑多為有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑毒性強(qiáng)，且顯色法選擇范圍小，當(dāng)有多種元素離子共存時(shí)存在干擾。

本工作建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法快速測(cè)定鋅礦石中低鍺含量的方法，簡(jiǎn)化了操作步驟，提高了分析效率，減少了環(huán)境污染。

1.實(shí)驗(yàn)部分

（1）電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀：美國(guó)PE Optima 7300DV，工作參數(shù)：射頻功率1.15KW，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速50r/min，霧化器壓力0.2MPa，沖洗時(shí)間30s。

（2）試劑：

液氬，體積分?jǐn)?shù)≥99.999%。

磷酸、高錳酸鉀、硝酸、氫氟酸、鹽酸均為分析純。

（3）標(biāo)準(zhǔn)溶液：

鍺國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液。GSBG62073-90，1000μg/mL，鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司。

（4）試驗(yàn)方法：

稱(chēng)取鋅礦石試樣0.1g于250mL錐形瓶中，加入10mL～15mL磷酸、0.5g高錳酸鉀、10mL硝酸，氫氟酸5～6滴，加熱至液面平靜（搖動(dòng)錐形瓶無(wú)激濺色），并剛冒細(xì)微白煙時(shí)，立即取下，冷卻。沿錐形瓶壁加入10mL水搖勻，冷卻至室溫后加鹽酸10mL并立即塞上帶有蒸餾管的橡皮塞進(jìn)行蒸餾，用預(yù)先盛有15mL水的50mL比色管接收，蒸餾至液面出現(xiàn)短暫平靜，殘留液體積約為10mL且吸收液有倒吸傾向時(shí)，停止蒸餾，取下比色管，用水沖洗蒸餾管前端冷至室溫后用蒸餾水定容。

2. 結(jié)果與討論

2.1 分析譜線的選擇

通過(guò)對(duì)實(shí)際樣品組成、元素含量、空白進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)265.1nm和303.9nm兩根譜線靈敏度都較高，但考慮到背景和干擾情況，最終選擇303.906nm作為分析譜線。

2.2 樣品前處理方法的選擇

通過(guò)對(duì)直接溶樣樣品和蒸餾分離樣品進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，蒸餾分離樣品基線與純標(biāo)統(tǒng)一，也避免了其他元素的干擾，結(jié)果更準(zhǔn)確。

2.3 消解液的選擇

加高錳酸鉀后，如顏色褪去，須補(bǔ)加高錳酸鉀，然后再在電爐上加熱1～2min。溶礦時(shí)可在較高溫度下進(jìn)行，但時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，加熱至剛出現(xiàn)細(xì)微白煙時(shí)立即取下，以免焦磷酸鹽析出使結(jié)果偏低。

由于鍺的氯化物、溴化物具有揮發(fā)性，故不能用鹽酸、氫溴酸、王水、硫酸或高氯酸與鹽酸、氫溴酸的混合酸來(lái)分解試樣，甚至單獨(dú)加高氯酸進(jìn)行冒煙也會(huì)招致鍺的損失;且準(zhǔn)備蒸餾前，加鹽酸時(shí)的溶液也必須充分冷卻。

2.4 樣品酸度介質(zhì)的選擇

蒸餾時(shí)的鹽酸酸度很重要，通常在6～7mol/L鹽酸中將鍺蒸餾出來(lái)。如鹽酸酸度小于4mol/L，鍺不完全蒸餾出;鹽酸酸度大于9mol/L，則不易收集完全。而微量鍺在蒸餾至溶液體積減少一半時(shí)，即可蒸餾完全。蒸餾時(shí)，冷卻接收瓶的水溫不能過(guò)高，最好用流動(dòng)水，防止四氯化鍺揮發(fā)。

2.5 樣品分析結(jié)果

按選定的試驗(yàn)條件和方法對(duì)鋅礦石樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，測(cè)定值和加標(biāo)回收結(jié)果見(jiàn)表1。

結(jié)果表明：回收率在95.5%～108.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.44%左右（n=6），方法重現(xiàn)性好，精密度和準(zhǔn)確度均能滿(mǎn)足測(cè)定要求。

3. 總結(jié)

本工作采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定金屬礦石中鍺的含量，通過(guò)分析譜線的選擇、樣品消解液的選擇、樣品酸度的選擇等研究結(jié)果表明，方法準(zhǔn)確度高、精密度好測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，彌補(bǔ)了過(guò)去用蒸餾分離-苯芴酮分光光度法的缺陷，可以用于批量快速測(cè)定金屬礦石中鍺的含量。

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