電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定多金屬礦石中的少量錫

劉 晶

（安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所，安徽 合肥 230041）

礦產(chǎn)資源是人類的得以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)國(guó)計(jì)民生的發(fā)展有非常重要的作用。一個(gè)國(guó)家的工業(yè)化進(jìn)程首先表現(xiàn)在對(duì)礦物原料需求的增長(zhǎng)。當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)正在迅猛增長(zhǎng)，目前絕大多數(shù)的工業(yè)原料農(nóng)業(yè)工具來自礦產(chǎn)。礦產(chǎn)資源是指在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平條件下可供人類開發(fā)利用的一切天然礦物和巖石品種。礦物按其基本性質(zhì)可包含大多數(shù)金屬礦物（如鐵礦，鉛礦，金礦等）以及部分非金屬礦物如硒礦，石墨礦等。根據(jù)礦產(chǎn)資源的資源利用特點(diǎn)，可分為利用其物質(zhì)成分的礦產(chǎn)資源和利用其物理化學(xué)性質(zhì)的礦產(chǎn)資源。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)世界的飛速發(fā)展給人們的需求提供了一個(gè)新的視角，這使得礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用范圍不斷擴(kuò)大，礦產(chǎn)資源的種類也在不斷增加。礦石的成分往往比較復(fù)雜，主要成分往往是在一般礦物品種描述中指出。這種礦石含有一些有用的礦物成分，稱為高品位礦石(或富礦石)，或稱為低品位礦石(或貧礦石)。本文選取鉬礦石作為研究對(duì)象，鉬礦石中的鉬含量很高，但是其中也含有少量銅、鉛、鋅、錫等，本文則側(cè)重討論錫元素的含量測(cè)定。

錫是一種銀白色金屬，是人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的金屬之一，且在地殼中分布比較廣泛的元素，具強(qiáng)光澤，密度大（7.31g/cm3），熔點(diǎn)低（230℃），質(zhì)軟（度3.75），展性好，延性差，不能拉絲?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，錫鹽無毒。錫具有延展性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、易溶、耐腐蝕、摩擦系數(shù)低等特點(diǎn)，在人類生活、現(xiàn)代工業(yè)和國(guó)防工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

錫不溶于鹽酸、硝酸以及王水。分解錫礦石最有效和常用的方法是堿熔法，主要熔劑是過氧化鈉或過氧化鈉和氫氧化鈉的混合，可用來分解氧化礦物、硫化礦物及其他較復(fù)雜的礦物[1]。

實(shí)驗(yàn)室多采用極普法測(cè)定，論文中多有報(bào)道[3]，傳統(tǒng)的極普法熔礦復(fù)雜，稀釋繁瑣，且不適用于硅，鎢等元素含量高的礦種分析，同時(shí)極普法因測(cè)試時(shí)加入汞，對(duì)環(huán)境也有一定污染。多金屬礦中因金屬元素含量較高，不同元素相互之間干擾復(fù)雜，因此急需尋求一種新的方法可以快速準(zhǔn)確測(cè)定多金屬礦石中少量錫非常必要。電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀具有功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單，方便易用，適用于多元素分析和多組分同時(shí)測(cè)定，測(cè)定范圍廣(可同時(shí)測(cè)定低含量和高含量組分)。該方法靈敏度高，準(zhǔn)確度好，可用于不同狀態(tài)樣品的檢測(cè)和分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備及工作條件

電子天平（精確到0.0001）；SX2-4-10箱式電阻爐，可控溫度700℃；電感耦合等離子體光譜儀（賽默飛世爾），儀器參數(shù)如下表1；ICAP-AES工作參數(shù)(高純氬氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)>99.99%)。

表1 ICP-AES儀器工作參數(shù)

1.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及主要試劑

錫標(biāo)準(zhǔn)備液（國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）：使用國(guó)家級(jí)Sn標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（10ug/mL），5%HNO3介質(zhì)，配制Sn的標(biāo)準(zhǔn)曲線系列，見表2，繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性較好，相關(guān)系數(shù)大于0.9998；過氧化鈉（天津精細(xì)化工有限公司，一級(jí)無機(jī)氧化劑），濃鹽酸（蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司，優(yōu)級(jí)純）。

表2 方法標(biāo)準(zhǔn)曲線

實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水，由超純水機(jī)制備。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.5000g礦樣于高鋁坩堝中，加入5gNa2O2混勻，再鋪蓋薄薄一層熔劑，在700℃熔融30min，取出冷卻，把坩堝放入250ml燒杯中，加25%HCl 40ml提取，洗出坩堝，在電熱板上加熱至沸，趕走H2O2。定容于100ml容量瓶。

分取10ml到25ml比色管，用10%HCl定容（注：稀釋倍數(shù)為2.5倍時(shí)，儀器狀態(tài)更穩(wěn)，測(cè)定結(jié)果更接近真值），上機(jī)待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

測(cè)試選取GBW7240和GBW7241兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品驗(yàn)證方法的可行性，其巖性為鎢礦石，其鎢含量較高，用傳統(tǒng)的極普法無法把鎢分離出去，因此選擇本法。

2.1 取樣量和稀釋倍數(shù)的影響

本實(shí)驗(yàn)采用過氧化鈉堿熔樣品，溶解后的樣品存在大量的鹽分，直接測(cè)量或者稀釋倍數(shù)過小時(shí)，試樣溶液易堵塞ICP-AES儀器的進(jìn)樣系統(tǒng)，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度；取樣量過大時(shí)，過氧化鈉的用量也須增加，必須采用高倍稀釋，但當(dāng)稀釋倍數(shù)過大時(shí)，降低了方法的檢出限，并且使待測(cè)元素的分析信號(hào)減弱，也會(huì)影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度，相對(duì)誤差較大。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，在不影響測(cè)量穩(wěn)定性的情況下，綜合考慮儀器靈敏度以及檢出限，采用取樣量為0.1000g，定容至250mL后稀釋10倍后進(jìn)行儀器測(cè)量[4]。

2.2 分析線的選擇

由于ICP-AES的光源激發(fā)能量高，具有大量發(fā)射譜線，幾乎每種元素的分析譜線均受到不同程度的干擾。以譜線的信背比高、不受或少受光譜干擾為原則，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定，綜合考慮譜線干擾元素以及譜線發(fā)射強(qiáng)度，最終選擇189.9nm作為錫的分析譜線。

2.3 方法檢出限

按照制定的分析方法，測(cè)定樣品空白7次，Sn含量的測(cè)定結(jié)果為（單位%）檢出限為7次結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差乘以置信系數(shù)3.143：結(jié)果見表3和表4。

表3 方法空白

表4 方法檢出限、測(cè)定下限

2.4 方法精密度和方法準(zhǔn)確度

選擇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)7240（鎢礦石）和7241（鎢礦石），分別獨(dú)立測(cè)試6份Sn元素的含量，并計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）結(jié)果見表5和表6，測(cè)定值基本和給定值一致，方法精密度和方法準(zhǔn)確度基本能夠滿足鎢礦石中少量錫元素的分析要求。

表5 方法精密度

表6 方法準(zhǔn)確度

3 結(jié)語

對(duì)于地質(zhì)樣品分析，樣品預(yù)處理方法是確保分析結(jié)果準(zhǔn)確與精密的關(guān)鍵步驟。其選擇不僅與被測(cè)元素的種類和含量有關(guān)，而且還與樣品的礦物結(jié)構(gòu)和賦存狀態(tài)有關(guān)。對(duì)于易于打開的礦物結(jié)構(gòu)，可采用酸溶法，操作簡(jiǎn)單，對(duì)于難以打開的礦物結(jié)構(gòu)，可采用強(qiáng)酸酸溶法或高溫堿熔法。本文建立了ICP-AES準(zhǔn)確測(cè)定多金屬礦石中的錫的分析方法。通過堿熔法熔礦，熔礦試劑均采用優(yōu)級(jí)純，且方便購買，采用ICPAES測(cè)定多金屬礦石中微量錫的可行性，通過檢出限，方法精密度的準(zhǔn)確度的驗(yàn)證，確認(rèn)了該方法可快速，準(zhǔn)確的在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定多金屬礦中微量錫。為該種元素的測(cè)定提供了一種新的方法。