電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法測定銀精礦中氧化鎂

趙 昕 肖柳婧 金東彥 湯 行

(湖南省地質(zhì)測試研究院，長沙 410007)

前言

銀精礦是由含銀礦石經(jīng)選礦工藝處理后達(dá)到較高含量(銀質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于0.25%)的精礦，可直接供有色金屬冶煉企業(yè)煉銀。銀精礦中銀的品位及其他金屬元素的含量對銀精礦的價值和加工生產(chǎn)工藝有很大的影響。銀精礦一般需測定銀、金、銅、砷、鎂等元素。精礦、礦石中的氧化鎂通常采用EDTA-容量法、比色法和原子吸收光譜法測定。EDTA-容量法[1-2]和比色法[3]的操作步驟繁瑣、流程長、效率低，難以滿足生產(chǎn)和科研的要求。采用火焰原子吸收光譜法[4-6]測定樣品中氧化鎂含量時，需要加入鍶鹽作為釋放劑掩蔽其他元素對測量結(jié)果的干擾。電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法具有使用方便，操作簡單，分析速度快、線性范圍寬、高效穩(wěn)定等優(yōu)勢，該法已廣泛用于多種精礦中的元素測定[7-9]。本文采用直接混合酸酸溶法，鹽酸(1+1)提取，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定銀精礦中氧化鎂的含量，通過與火焰原子吸收光譜法(YS/T 445.6—2019)測定結(jié)果比較，證明本法精密度和準(zhǔn)確度良好。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作條件

ICAP6300型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國賽默飛世爾科技有限公司)，耐高鹽霧化器，高純氬氣(純度≥99.99%)。儀器工作參數(shù)如表1所示。

表1 儀器工作參數(shù)

BSA224S電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司)。

1.2 主要試劑

鎂標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(1 000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)。

硝酸、鹽酸、氫氟酸(優(yōu)級純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，高氯酸(優(yōu)級純，天津市鑫源化工有限公司)。

蒸餾水，GB/T 6682—2008一級水。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液系列的配制

鎂標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：吸取鎂標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液0、0.05、0.2、1.0、5.0、10.0 mL，加入全程樣品空白溶液定容至100 mL，配制為0、0.5、2、10、50、100 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶樣方法的選擇

2.1.1 王水溶樣法

稱取0.1 g(精確至0.000 1 g)樣品于150 mL玻璃燒杯中，加入少量去離子水潤濕樣品后，再加入20 mL濃王水，蓋上表面皿，于180 ℃電熱板上加熱分解，蒸至近濕鹽狀，加入10 mL鹽酸(1+1)復(fù)溶，稍冷，再將溶液轉(zhuǎn)移至50 mL玻璃比色管中，用水稀釋至刻度，定容，搖勻，待測。

2.1.2 分步加酸酸溶法

稱取0.1 g(精確至0.000 1 g)試樣于50 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入少量去離子水濕潤，加入5 mL 鹽酸，置于電熱板上低溫加熱5 min，加入5 mL 硝酸、5 mL氫氟酸，加熱蒸至體積約5 mL，加入1 mL高氯酸，繼續(xù)加熱溶解，待高氯酸白煙冒盡，加入10 mL鹽酸(1+1)，復(fù)溶，取下稍冷，將溶液轉(zhuǎn)入50 mL玻璃比色管中，用水稀釋至刻度，定容，搖勻，待測。

2.1.3 直接加混合酸酸溶法

稱取0.1 g(精確至0.000 1 g)試樣于50 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入少量純水濕潤，往坩堝中加入10 mL混合酸(氫氟酸∶硝酸∶鹽酸∶高氯酸為5+5+5+1)，加熱溶解至近干，加入10 mL鹽酸(1+1)，待溶液清亮，取下冷卻至室溫。將溶液移入50 mL比色管中，用水稀釋至刻度，定容，搖勻，待測。

稱取富銅(銀)礦石成分分析國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07164，分別按照王水溶樣法、分步加酸酸溶法、直接加混合酸酸溶法進(jìn)行樣品消解實驗。實驗結(jié)果如表2所示，王水溶樣法結(jié)果明顯偏低，可能是由于王水無法將礦石的結(jié)構(gòu)完全打開，不能使待測元素全部進(jìn)入待測溶液；分步加酸酸溶法的結(jié)果與直接加混合酸酸溶法的測定結(jié)果基本一致，故實驗選擇直接混合酸酸溶法來消解樣品。

表2 溶樣方法分析結(jié)果的比較

2.2 鹽酸濃度的選擇

稱取富銅(銀)礦石成分分析國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07164以直接混合酸酸溶法進(jìn)行溶解，用鹽酸浸取進(jìn)行測定，分別考察了不同鹽酸浸取濃度(10%、25%、50%、75%)對氧化鎂測定結(jié)果的影響。實驗結(jié)果如表3所示。鹽酸濃度低于50%，樣品復(fù)溶時間延長至15 min，仍能觀察到少量不溶物存在，樣品提取不完全，且繼續(xù)延長復(fù)溶時間，會容易造成鹽酸蒸干，溶液濺出；鹽酸濃度大于或等于50%，樣品溶液清亮，測定結(jié)果滿足測試要求。為確保樣品提取完全且減少溶液酸度對儀器腐蝕性等影響，實驗選用10 mL鹽酸(50%)作為提取介質(zhì)。

表3 鹽酸酸度對測定結(jié)果的影響

2.3 共存元素干擾實驗和分析譜線的選擇

根據(jù)對國內(nèi)外銀精礦的分析及查閱相關(guān)文獻(xiàn)[10-12]可知，銀精礦中主要存在的元素及元素的最高含量分別為：Pb(45%)、Bi(30%)、Fe(20%)、Zn(20%)、Cu(15%)、Sb(15%)、Ca(5%)、Al(5%)、As(3%)等，選擇10 mg/L的鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液作為實驗對象，向鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入一定量的主體元素進(jìn)行干擾實驗。實驗結(jié)果如表4所示。在加入Pb、Bi、Fe、Zn、Cu、Sb、Ca、Al、As等主體元素后，鎂的測定結(jié)果的回收率在100%±5%，因此，Pb、Bi、Fe、Zn、Cu、Sb、Ca、Al、As等主體元素對鎂測定結(jié)果不產(chǎn)生干擾。

表4 共存元素對鎂測定結(jié)果的影響

在ICP-OES分析中，分析譜線的選擇尤為重要，主要考慮光譜干擾，利用iCAP 6300自帶的軟件并查閱相關(guān)文獻(xiàn)，選取了279.553、280.270、285.213 nm等幾條靈敏度較高的譜線同時進(jìn)行測定，通過結(jié)果比對，確立了鎂的最佳分析譜線為285.213 nm。

2.4 方法檢出限和測定下限

在儀器的最優(yōu)測定條件下，測定鎂元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，其相關(guān)系數(shù)r>0.999。按照樣品分析的全部步驟制備空白試樣平行測定7次，計算其標(biāo)準(zhǔn)偏差，以4倍檢出限作為其測定下限。實驗結(jié)果如表5所示，本方法得到的MgO檢出限為0.0016%，測定下限為0.0064%。

表5 方法的檢出限和測定下限

2.5 方法精密度和準(zhǔn)確度實驗

根據(jù)樣品分析步驟，對國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07164和實際樣品開展精密度和準(zhǔn)確度實驗(n=6)。根據(jù)表6結(jié)果可知，選用建立的方法，國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07164(認(rèn)定值2.33%±0.10%)的測定值與標(biāo)準(zhǔn)值相吻合，GBW07164和實際樣品的精密度(RSD)為1.9%～3.1%，符合《地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范》(DZ/T 0130.1—2006)的要求。

表6 方法的精密度和準(zhǔn)確度

2.6 不同測定方法比對

采用本方法和傳統(tǒng)化學(xué)方法(YS/T 445.6—2019火焰原子吸收光譜法)進(jìn)行比對，實驗結(jié)果如表7所示。兩種測定方法的結(jié)果基本一致。

表7 方法比對結(jié)果

3 結(jié)論

建立了電感耦合等離子體光譜法測定銀精礦中氧化鎂含量的方法，比較了不同酸的種類以及分步加酸和直接混合加酸溶樣前處理方法對測定的結(jié)果影響，相比于王水和分步加酸，直接混合加酸分解樣品過程簡單、容易操作，效率高且結(jié)果準(zhǔn)確。適合批量樣品的測定，符合地質(zhì)測試質(zhì)量管理規(guī)范要求。