電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時測定多金屬礦石中銅、鉛、鋅、銀

隆英蘭，王景鳳，韓俊麗，岳萍，董更福，張冬艷

(西部礦業(yè)集團科技發(fā)展有限公司，青海西部礦業(yè)工程技術(shù)研究有限公司，青海省高原礦物加工工程與綜合利用重點實驗室，西寧 810006)

多金屬礦石分析測試工作是地質(zhì)科學(xué)研究和地質(zhì)調(diào)查工作的重要技術(shù)手段之一［1］。其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是地質(zhì)科學(xué)研究、礦產(chǎn)資源及地質(zhì)環(huán)境評價的重要基礎(chǔ)［2］，是發(fā)展地質(zhì)勘探事業(yè)和地質(zhì)科學(xué)研究工作的重要技術(shù)支撐?，F(xiàn)代地球科學(xué)研究領(lǐng)域的不斷拓展對多金屬礦石分析測試技術(shù)的需求日益增強，迫切需求多金屬礦石分析測試技術(shù)不斷地創(chuàng)新和發(fā)展［3］，以適應(yīng)現(xiàn)代化地球科學(xué)研究日益增長的需求。

在多金屬礦石分析工作中，多以X 射線熒光儀法［4–5］、化學(xué)分析法［6］和原子吸收光譜法［7–9］等作為主要的分析檢測手段，但上述方法因所用試劑危害較大，分析過程冗長，分析速度較慢，已不能滿足日益發(fā)展的社會需求。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP–AES)因具有靈敏度高、檢出限低、精密度高、干擾水平低、分析速度快、可多元素同時測定等特點，已得到廣泛應(yīng)用［10–13］。但采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時測定多金屬礦石中銅、鉛、鋅、銀4 種元素的分析方法目前還未見報道。筆者通過試驗確定了溶液介質(zhì)和分析光譜譜線，消除了共存元素干擾［14–17］，建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時測定多金屬礦石中銅、鉛、鋅、銀4 種元素含量的方法，該方法簡單、快速，具有較高的準確度和精密度，已應(yīng)用于實際測試工作中。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀：iCAP 7000 SERIES 型，美國賽默飛世爾科技有限公司；

電子天平：ME204E 型，感量為0.000 1 g，瑞士梅特勒托利多測量技術(shù)有限公司；

箱式電阻爐：RX2–14–13／1232 型，湖南長沙長實電爐廠；

烘箱：DHG–9070A 型，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；

高純銅片：純度為99.999%，濟南眾標科技有限公司；

高純鉛粒、高純鋅粒、銀絲：純度均為99.999%，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；鹽酸、硝酸：優(yōu)級純，四川西隴科學(xué)有限公司；氟化氫銨、無水乙醇：分析純，上海廣諾化學(xué)科技有限公司；

氬氣：純度不小于99.99%，西寧星煒氣體工業(yè)有限責(zé)任公司；

多金屬礦石成分分析標準物質(zhì)、多金屬貧礦石成分分析標準物質(zhì)：編號分別為GBW 07162(GSO–1)，GBW 07163(GSO–2)，地球物理地球化學(xué)勘查研究所；

內(nèi)控樣品：XYDZY–01，西部礦業(yè)集團科技發(fā)展有限公司。

實驗用水為三級水。

1.2 儀器工作條件

RF 功率：1 150 W；冷卻氣：氬氣，流量為12 L／min；輔助氣：氬氣，流量為0.5 L／min；載氣：氬氣，流量為0.5 L／min；觀測高度：15 mm；積分時間：長波5 s，短波10 s；開機穩(wěn)定時間：30 min。

1.3 溶液配制

1.3.1 標準儲備溶液

銅、鉛、鋅單元素標準儲備溶液：1 mg／mL，分別將高純銅片、高純鉛粒、高純鋅粒用硝酸溶液(1+9)處理表面氧化層，然后用水和乙醇洗滌、風(fēng)干。準確稱取處理后的高純銅片、高純鉛粒、高純鋅粒各0.200 0 g 分別置于3 個250 mL 燒杯中，加入20 mL硝酸溶液(1+1)，蓋上表皿，低溫加熱，溶解完全，取下，冷卻，分別移入3 只200 mL 容量瓶中，水洗表皿及杯壁，洗滌液移入容量瓶中，用水定容至標線，搖勻。

銀標準儲備溶液：1 mg／mL，準確稱取0.500 0 g 金屬銀于400 mL 燒杯中，加入100 mL 硝酸溶液(1+3)，蓋上表皿，微熱至銀完全溶解，繼續(xù)加熱驅(qū)除氮的氧化物，冷卻。移入500 mL 容量瓶中，用水稀釋并定容至標線，混勻。溶液貯存在棕色瓶中。

1.3.2 混合標準工作溶液

鉛、鋅混合標準工作溶液：100 μg／mL，準確移取鉛、鋅單元素標準儲備溶液各20.00 mL，置于200 mL 容量瓶中，加入40 mL 鹽酸溶液(1+3)，用水定容至標線，搖勻。

銅標準工作溶液：100 μg／mL，準確移取銅單元素標準儲備溶液20.00 mL，置于200 mL 容量瓶中，加入40 mL 鹽酸溶液(1+3)，用水定容至標線，搖勻。

銀標準工作溶液：100 μg／mL，準確移取銀單元素標準儲備溶液20.00 mL置于200 mL容量瓶中，加入40 mL 鹽酸溶液(1+3)，用水定容至標線，搖勻。

1.3.3 系列混合標準工作溶液

分 別 準 確 移 取0.00，0.05，0.50，5.00，25.00，50.00 mL 鉛、鋅混合標準工作溶液；0.00，0.025，0.05，0.50，5.00，10.00 mL 銅 標 準 工 作 溶 液；0.00，0.025，0.25，0.50，2.50，5.00 mL 銀標準工作溶液，置于6 只50 mL 容量瓶中，分別向6 只容量瓶中加入2.50 mL 鹽酸，用水定容至標線，搖勻。系列混合標準工作溶液中各元素的質(zhì)量濃度見表1。

表1 系列混合標準工作溶液中各元素的質(zhì)量濃度 μg／mL

1.4 樣品處理

稱取0.100 0～0.500 0 g 樣品于150 mL 燒杯中，加入少量水潤濕，加入1 mL 飽和氟化氫銨溶液，加入15 mL 鹽酸，低溫加熱溶解10 min，然后加入5 mL 硝酸，低溫繼續(xù)加熱，當(dāng)樣品溶液蒸發(fā)至呈濕鹽狀時，取下，冷卻，用少量水沖洗杯壁，加入5 mL 鹽酸，加熱煮沸溶解鹽類，冷卻后移入100 mL 容量瓶中，用水定容至標線，搖勻，過濾，待測。隨同樣品做空白實驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品溶解

由于多金屬礦石樣品中二氧化硅含量較高，為了防止樣品在溶解過程中迸濺，在樣品處理過程中加入1 mL 飽和氟化氫銨溶液，以消除二氧化硅的影響。為使樣品能夠完全溶解，提高測定結(jié)果的準確度和可靠性，采用鹽酸–硝酸混合酸溶解樣品。

2.2 溶液介質(zhì)

按照1.4 方法，用鹽酸–硝酸溶解標準樣品GBW 07162 和GBW 07163，溶解完全后分別以5%鹽酸和5%硝酸作為溶液介質(zhì)，在1.2 儀器工作條件下分別進行測定，結(jié)果見表2。

表2 不同溶液介質(zhì)下各元素測定結(jié)果1) %

由表2 可知，在5%鹽酸介質(zhì)中各待測元素的測定值與認定值基本一致。因此選擇5%鹽酸作為溶液介質(zhì)。

2.3 分析譜線

由于所測元素含量較低，從各待測元素的所有譜線中選出不存在譜線重疊干擾、靈敏度盡量高、峰寬盡量大的2～3 條譜線，在1.2 儀器工作條件下對標準樣品GBW 07162 和GBW 07163 進行測定，按譜線形態(tài)好、周圍無干擾峰、背景盡量低、信噪比盡量大等原則進行比對、篩選［18］，最終確定4 種元素的最佳分析譜線見表3。

表3 譜線選擇及背景扣除

2.4 線性方程與檢出限

在1.2 儀器工作條件下，對1.3.3 中的系列混合標準工作溶液進行測定，以待測元素的質(zhì)量濃度(x)為橫坐標，以光譜強度(y)為縱坐標，繪制標準工作曲線。根據(jù)GB／T 23942–2009 《電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法通則》，對空白溶液連續(xù)測定10 次，以3 倍標準偏差所對應(yīng)的濃度作為各元素的檢出限，以10 倍標準偏差所對應(yīng)的濃度作為測定下限。各元素的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及測定下限見表4。

表4 線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及測定下限

2.5 精密度試驗

按1.4 方法對多金屬礦石標準樣品GBW 07162進行處理，在1.2 儀器工作條件下平行測定6 次，結(jié)果見表5。由表5 可知，4 種元素測定結(jié)果的相對標準偏差為0.53～2.50%，表明該方法精密度較高，滿足分析要求。

表5 精密度試驗結(jié)果1) %

2.6 加標回收試驗

按所建方法對多金屬礦石標準樣品GBW 07163 進行加標回收試驗，測定結(jié)果見表6。由表6可知，樣品回收率為96.00%～100.27%，表明該方法具有良好的準確度。

表6 加標回收試驗結(jié)果

2.7 準確度試驗

用所建方法對多金屬貧礦石標準樣品GBW 07162、實驗室內(nèi)部控制樣品XYDZY–01 進行測定，結(jié)果見表7。由表7 可知，標準物質(zhì)和內(nèi)部控制樣品的測定值與認定值或參考值基本一致，測定結(jié)果的相對偏差為不大于2.44%，滿足檢測要求。

表7 樣品分析結(jié)果1) %

3 結(jié)語

采用鹽酸–硝酸溶解樣品，建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜同時測定多金屬礦石中銅、鉛、鋅、銀4 種元素的分析方法。該方法簡單、快速，具有較高的準確度和精密度，有很好的應(yīng)用前景，值得在有色金屬檢測行業(yè)中推廣應(yīng)用。