鉛鉍合金中鉛含量測(cè)定方法

趙宇娟，林梅

（銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司，安徽 銅陵 244100 ）

貴金屬因其優(yōu)良的性能被廣泛應(yīng)用于汽車、化工、航天、電子、金融、飾品等領(lǐng)域[1]。鉛鉍合金作為冶煉過(guò)程中的一種中間產(chǎn)物，其中含有的鉛鉍及雜質(zhì)會(huì)較大程度影響鉛鉍合金性能[1，2]。龍雪梅等[3]曾采用線性電位掃描法，氣體收集試驗(yàn)、電化學(xué)阻抗法研究鉛鉍合金在硫酸溶液中的析氧行為，得出鉛鉍合金中鉍含量對(duì)合金性能的影響程度。馬愛(ài)軍等等針對(duì)鉛鉍合金的電解分離探索試驗(yàn)進(jìn)行研究，試驗(yàn)中所研究的鉛鉍合金為銅生產(chǎn)過(guò)程匯總產(chǎn)出的副產(chǎn)物，研究發(fā)現(xiàn)銅冶煉過(guò)程中鉍部分分散進(jìn)入轉(zhuǎn)爐煙塵，部分隨粗銅電解入陽(yáng)極泥中經(jīng)卡爾多爐熔煉后形成鉛鉍合金[4-5]。金隆銅業(yè)有限公司是一家年產(chǎn)45萬(wàn)噸的銅加工制造企業(yè)，鉛鉍合金為公司稀貴金屬生產(chǎn)車間陽(yáng)極泥處理過(guò)程中的產(chǎn)物。本文擬采用硝硫混酸溶解法和硫酸溶解法兩種方法處理分析鉛鉍合金中鉛含量。

1 試驗(yàn)物料

采用金隆銅業(yè)有限公司稀貴金屬課鉛鉍合金渣作為試驗(yàn)物料。合金物料經(jīng)鉆床打磨、破碎機(jī)處理，形狀為金屬屑狀。該合金密度大，為黑色物料。

2 試驗(yàn)原理

采用硝硫混酸和硫酸法溶解鉛鉍合金，過(guò)濾后期加入乙酸，使氧化鉛與乙酸反應(yīng)生成醋酸鉛，從而達(dá)到Pb2+與其他雜質(zhì)分離的目的。

采用ICP（電感耦合等離子體光譜儀）測(cè)量合金含量，前期采用硝酸對(duì)試樣進(jìn)行前處理，經(jīng)消解、稀釋、移取后采用儀器測(cè)得各元素含量。

3 試驗(yàn)方法及分析結(jié)果

3.1 硝硫混酸溶解法測(cè)定鉛含量

3.1.1 試驗(yàn)方法

稱取0.2g的試樣于燒杯中，加入稀硝酸溶液20ml，混合均勻后將燒杯放置于加熱板加熱溶解，試樣溶解至小體積，取下燒杯冷卻至室溫加入酒石酸溶液加熱蒸發(fā)，加入硝硫混酸低溫冒煙，待試樣冒煙完成后加入乙醇溶液靜置2小時(shí)。

將靜置后的溶液通過(guò)定性慢速濾紙過(guò)濾，過(guò)濾過(guò)程中采用1%的稀硫酸洗液沖洗燒杯（沖洗過(guò)程中使用硫氰酸鉀檢測(cè)濾液中的鐵離子，無(wú)紅色沉淀則表示沖洗完成）。將過(guò)濾后的濾紙及濾紙上的沉淀物沖洗到燒杯中，加入乙酸-乙酸鈉溶液煮沸5min后保溫20分鐘。

冷卻后的溶液中加入抗壞血酸、二甲酚橙，采用0.02mol/l的EDTA溶液滴定至亮黃色。計(jì)算合金中鉛含量。合金中其余雜質(zhì)含量采用ICP（電感耦合等離子體光譜儀）進(jìn)行測(cè)量。滴定過(guò)程中加入抗壞血酸掩蔽鐵離子產(chǎn)生的影響。

鉛含量計(jì)算公式：

式中：C為EDTA溶液濃度；T為滴定度；W為合金中所含鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果

表1為采用硝硫混酸溶解法測(cè)定的鉛鉍合金元素含量。其中鉛含量的測(cè)定采用滴定法，其他雜質(zhì)元素采用ICP測(cè)定。由表中數(shù)據(jù)可得10組樣品合金含量較為穩(wěn)定。溶解過(guò)程中應(yīng)保證樣品冒煙結(jié)束后完全蒸干。樣品盡量混合均勻以保證測(cè)量結(jié)果。

表1 硝硫混酸溶解法試驗(yàn)結(jié)果

3.2 硫酸溶解法測(cè)定鉛含量

3.2.1 試驗(yàn)方法

稱取0.2g樣品于燒杯中，加入硝酸溶液混合完全后，放置于加熱板溶解蒸干至小體積溶液。將蒸干后的溶液中加入酒石酸溶液以防止部分元素發(fā)生水解反應(yīng)，加入硫酸溶液冒煙后，補(bǔ)加HBr溶液冒煙。樣品冒煙完成加入酒石酸煮沸并保溫20分鐘。待溶液冷卻后加入抗壞血酸、二甲酚橙滴定，滴定過(guò)程中采用0.02mol/l的EDTA溶液滴定至亮黃色。合金中其余雜質(zhì)含量采用ICP進(jìn)行測(cè)量。

式中：C為EDTA溶液濃度；T為滴定度；W為合金中所含鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

3.2.2 試驗(yàn)結(jié)果

表2所示為采用硫酸溶解法測(cè)定的鉛鉍合金元素含量。鉛含量以滴定法測(cè)定，雜質(zhì)元素采用ICP測(cè)定。與前一種方法相比，此方法溶解過(guò)程中加入硫酸，溶液配制較為方便，但溶解度有所局限，需加入過(guò)量的酸進(jìn)行溶解。經(jīng)測(cè)定XK-5136-170樣品中鉛含量為70.86%，鉛含量與上一方法相比，相差較大。其他樣品測(cè)定結(jié)果均較穩(wěn)定。

表2 硫酸溶解法試驗(yàn)結(jié)果

3.3 ICP儀器法測(cè)定鉛鉍合金中鉛含量

3.3.1 試驗(yàn)方法

稱取0.2g試樣于燒杯中，加入1:4的硝酸溶液溶解至清亮，加入鹽酸溶液溶解微沸10～20min后，加入硝酸和鹽酸溶液冒煙結(jié)束，定容至200ml容量瓶。將定容后的溶液分取10ml于100ml容量瓶中，采用ICP測(cè)定成分含量。

3.3.2 試驗(yàn)結(jié)果

表3所示數(shù)據(jù)為采用ICP測(cè)定的鉛鉍合金元素含量。采用此方法測(cè)定合金含量是對(duì)前兩種方法的驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)比可得硝硫混酸溶解法測(cè)定鉛含量和硫酸溶解測(cè)定鉛含量?jī)煞N方法可信度較高，所測(cè)數(shù)據(jù)較為接近，在誤差范圍內(nèi)。

表3 ICP試驗(yàn)結(jié)果

4 試驗(yàn)結(jié)果

表4所示為采用三種測(cè)試方法得出的合金含Pb含量。將三組數(shù)據(jù)采用Orign作圖得出：采用三種方法得出的Pb含量數(shù)據(jù)擬合程度較高，所選的10組數(shù)據(jù)中，9組數(shù)據(jù)線性擬合較好，誤差性小。其中XK-5136-170樣品數(shù)據(jù)有所差異。結(jié)果如圖一所示。試驗(yàn)中的硝硫混酸溶解法與硫酸溶解法均屬于容量法測(cè)定鉛鉍合金鉛含量，實(shí)驗(yàn)中均采用加入乙酸溶液的方法使氧化鉛轉(zhuǎn)化為醋酸鉛以測(cè)定鉛含量，10組樣品結(jié)果較為接近。采用的ICP測(cè)定法通過(guò)前期消解預(yù)處理，使樣品達(dá)到測(cè)定要求后測(cè)定。測(cè)得的10組數(shù)據(jù)結(jié)果與容量法接近。XK-5136-170樣品測(cè)定結(jié)果與硫酸溶解測(cè)定的結(jié)果較為接近。

表4 三種方法測(cè)定的Pb含量

通過(guò)圖1線性對(duì)比結(jié)果可以看出，硝酸溶解法和硫酸溶解法測(cè)定Pb含量結(jié)果與ICP法基本一致，說(shuō)明硝酸法和硫酸法測(cè)定鉛鉍合金中鉛元素的有效性、便捷性及優(yōu)越性。

圖1 硝硫混酸、硫酸和ICP法測(cè)定Pb含量結(jié)果對(duì)比圖

5 結(jié)論

（1）鉛鉍合金鉛含量分析，容量法測(cè)定過(guò)程中采用硝硫混酸溶解和硫酸溶解，鉛含量測(cè)定結(jié)果較為接近；相對(duì)于硝硫混酸溶解，硫酸溶解方法更為簡(jiǎn)單方便。

（2）容量法測(cè)定鉛鉍合金中的鉛含量與ICP測(cè)定值接近，可采用該方法作為后期儀器標(biāo)線測(cè)定。

（3）容量法測(cè)定過(guò)程中蒸發(fā)的程度會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，后期將針對(duì)該方面進(jìn)行研究。