電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定多金屬礦石中氧化鈣、氧化鎂、砷

韓俊麗，王景鳳，隆英蘭，楊占菊

(西部礦業(yè)集團(tuán)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海西礦同鑫化工有限公司，西寧 810006）

我國(guó)地理環(huán)境復(fù)雜，礦產(chǎn)資源豐富，就目前而言，比較常見(jiàn)的有100 多種巖石礦物質(zhì)。礦物的元素組成及賦存狀態(tài)決定了元素的礦物利用及其在表生條件下的地球化學(xué)行為［1–2］。含量較高的有價(jià)元素，工業(yè)上一般要求綜合評(píng)價(jià)利用［3］，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中起主導(dǎo)作用。而微量元素的含量及礦物比值卻是成礦作用的靈敏指示，是成礦預(yù)測(cè)與普查勘探研究的重要學(xué)科信息［4］。地質(zhì)學(xué)家們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不懈的努力，發(fā)現(xiàn)微量元素也可以形成自己獨(dú)立的礦物。因此，準(zhǔn)確、快速地測(cè)定巖石礦物中各種元素的含量，對(duì)于成礦預(yù)測(cè)、地質(zhì)勘探研究，提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)水平均具有重要意義［5–7］。

在傳統(tǒng)的巖礦分析方法中，氧化鈣、氧化鎂、砷元素通常分項(xiàng)檢測(cè)，其中氧化鈣和氧化鎂常采用原子吸收分光光度法和EDTA 滴定法［8］測(cè)定，砷采用原子熒光光譜法［9］測(cè)定。單元素測(cè)定需要多次溶樣，操作過(guò)程繁瑣，效率低，分析周期長(zhǎng)。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法具有精密度好，準(zhǔn)確度高，檢出限低，基體效應(yīng)小，線性動(dòng)態(tài)范圍寬，分析速度快，可同時(shí)測(cè)定高、中、低含量及痕量組分，可多元素同時(shí)測(cè)定等諸多優(yōu)點(diǎn)［10］，在食品、藥品和環(huán)境檢測(cè)分析領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［11–19］。然而采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定多金屬礦石中氧化鈣、氧化鎂、砷還未見(jiàn)報(bào)道。筆者結(jié)合等離子體的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)試驗(yàn)研究，確定了最佳測(cè)定條件［20］，建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定多金屬礦石中氧化鈣、氧化鎂、砷的方法，解決了化學(xué)分析檢測(cè)中工作效率低、檢測(cè)成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：ICAP7000 型，配有可拆卸石英矩管和高鹽霧化器，美國(guó)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(cè)量技術(shù)有限公司。

箱式電阻爐：RX2–14–13／1232 型，湖南長(zhǎng)沙長(zhǎng)實(shí)電爐廠。

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

鹽酸、硝酸、高氯酸、氫氟酸：均為優(yōu)級(jí)純，四川西隴科學(xué)有限公司。

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

三氧化二砷純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：純度為99，96%，編號(hào)為GBW(E) 060161，上海計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院。

氧化鎂：純度不小于99.99%，上海中泰化學(xué)試劑有限公司。

碳酸鈣：純度不小于99.99%，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

多金屬貧礦石成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：編號(hào)為GBW 07162（GSO–1），地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

多金屬礦石樣品：西部礦業(yè)集團(tuán)科技有限公司。實(shí)驗(yàn)用水為一級(jí)超純水。

1.2 儀器工作條件

高頻功率：1 150 W，輔助氣：氬氣，壓力為0.70 MPa，流量為0.5 L／min；觀測(cè)高度：12 mm；積分時(shí)間：30 s；觀測(cè)方向：豎式；重復(fù)次數(shù)：3 次。

1.3 溶液配制

砷標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：100 μg／mL，準(zhǔn)確稱取0.132 0 g 經(jīng)過(guò)100～105 ℃干燥2 h 的三氧化二砷純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)于250 mL 燒杯中，加入20 mL 超純水，0.2 g 氫氧化鈉，在電熱板上加熱溶解，取下，冷卻，滴加2 滴1 g／L 酚酞指示劑，用1 mol／L 的鹽酸溶液中和至紅色褪去，將溶液轉(zhuǎn)移至1 000 mL 容量瓶中，以超純水定容至標(biāo)線，混勻。

氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：1 mg／mL，稱取0.500 0 g 氧化鎂于250 mL 燒杯中，加入少量超純水潤(rùn)濕，加入10 mL 鹽酸溶液（1+1），溶解完全，將溶液轉(zhuǎn)移至500 mL 容量瓶中，用超純水稀釋并定容至標(biāo)線，混勻。

氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：1 mg／mL：稱取0.892 3 g 經(jīng)120 ℃烘干2 h 的碳酸鈣于250 mL 燒杯中，加入20 mL 超純水，沿壁分次加入少量鹽酸溶液（1+1），溶解完全，再加入10 mL 鹽酸溶液（1+1），煮沸，除去二氧化碳，冷卻，將溶液轉(zhuǎn)移至500 mL 容量瓶中，用超純水稀釋并定容至標(biāo)線，混勻。

系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別移取氧化鎂和氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液各0、0.10、0.50、1.00、2.00 mL，砷標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液0、0.50、1.00、5.00、10.00 mL 于5 只100 mL 容量瓶中，分別加入5 mL 硝酸，用超純水定容至標(biāo)線，搖勻，配制成系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其中氧化鈣、氧化鎂和砷的質(zhì)量濃度見(jiàn)表1。

表1 系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中氧化鈣、氧化鎂、砷的質(zhì)量濃度

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取0.100 0 g 多金屬礦石樣品于250 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入少許超純水潤(rùn)濕，然后加入10 mL 鹽酸，置于電熱板上于200 ℃左右加熱溶解5 min，再加入5 mL 硝酸、5 mL 氫氟酸、5 mL 高氯酸，使試樣溶解完全，加熱蒸發(fā)至濃煙冒盡，取下冷卻，加入5 mL 硝酸，用少量超純水沖洗杯壁，加熱至沸，取下冷卻，將溶液轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，用超純水定容至標(biāo)線，搖勻，過(guò)濾，待測(cè)。隨同試樣做空白試驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析譜線選擇

消除光譜干擾最有效的方法是優(yōu)選適宜的分析譜線。在選定的儀器工作條件下，通過(guò)對(duì)電感耦合等離子體中產(chǎn)生等離子體參數(shù)的研究，確定產(chǎn)生信背比最大的光譜參數(shù)［21］，3 種組分分別選擇了干擾相對(duì)較少，強(qiáng)度較高的波長(zhǎng)作為測(cè)定波長(zhǎng)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 分析譜線

2.2 溶解鹽類介質(zhì)選擇

選用5%鹽酸溶液和5%硝酸溶液作為介質(zhì)溶解鹽類，分別對(duì)多金屬貧礦石成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 07162（GSO–1）和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部控制樣品進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3 可知，選用5%硝酸溶液溶解鹽類時(shí)，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度較高，故選擇5%硝酸溶液作為作為介質(zhì)溶解鹽類。

表3 不同介質(zhì)下各組分測(cè)定結(jié)果 %

2.3 線性方程與檢出限

在1.2 儀器工作條件下，分別對(duì)1.3 中的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測(cè)定，以待測(cè)組分的質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)，以光譜強(qiáng)度（y）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，計(jì)算線性方程和相關(guān)系數(shù)。根據(jù)GB／T 23942–2009 《電感器耦合等離子體原子發(fā)射光譜法通則》對(duì)空白溶液連續(xù)測(cè)定11 次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的濃度作為檢出限。各組分的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限見(jiàn)表4。

表4 線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

2.4 精密度試驗(yàn)

選擇多金屬貧礦石成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 07162（GSO–1），按照實(shí)驗(yàn)方法平行制備11 份樣品溶液，在1.2 儀器工作條件下分別進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5 可知，測(cè)試結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.91%～6.69%，表明該方法精密度較高。

表5 精密度試驗(yàn)結(jié)果 %

2.5 加標(biāo)回收試驗(yàn)

稱取6 份多金屬貧礦石成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 07162（GSO–1），各0.100 0 g，按照實(shí)驗(yàn)方法分別加入相應(yīng)質(zhì)量濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6 可知，樣品加標(biāo)回收率為97.79%～107.79%。表明該方法準(zhǔn)確度較高，滿足檢測(cè)要求。

表6 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

2.6 樣品分析

用所建方法對(duì)多金屬貧礦石成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 07162（GSO–1）進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表7。由表7 可知，樣品的測(cè)定值與標(biāo)示值基本一致，相對(duì)偏差為1.32%～2.58%，滿足檢測(cè)要求。

表7 樣品分析結(jié)果 %

3 結(jié)語(yǔ)

建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定多金屬礦石中氧化鈣、氧化鎂、砷的分析方法。該方法簡(jiǎn)便易行，具有較高的靈敏度，分析速度快，分析結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，滿足多金屬礦石的日常分析檢測(cè)要求。