離子發(fā)射光譜法測(cè)定鉛泥中的二氧化硅含量

張 芳，付國(guó)秀

（1.商州區(qū)惠量檢測(cè)有限公司，陜西 商洛 721000；2.洛南環(huán)亞源銅業(yè)有限公司，陜西 商洛 721000）

鉛泥是指氧化鋅焙砂或氧化鋅煙塵經(jīng)酸性浸出所產(chǎn)的浸出渣，含鋅一般在5%左右、含鉛在30%左右，冶煉企業(yè)為了提高鋅、鉛的回收率，一般將鉛泥配料后進(jìn)富氧側(cè)吹爐高溫熔煉，生產(chǎn)粗鉛，回收次氧化鋅。鉛泥中二氧化硅的含量直接影響熔煉過(guò)程中熔劑的配比和渣的流動(dòng)性，鉛泥中二氧化硅含量一般在2.00%～18.00%之間，因此，快速準(zhǔn)確的測(cè)定鉛泥中二氧化硅含量對(duì)熔煉生產(chǎn)有著非常重要的指導(dǎo)作用。二氧化硅的測(cè)定方法有硅鉬藍(lán)分光光度法、重量法、氟硅酸鉀容量法。當(dāng)前，鉛泥中的二氧化硅分析普遍采用硅鉬藍(lán)分光光度法［1］。這種檢測(cè)方法具有檢測(cè)成本低、分析結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，適宜于結(jié)算樣品的分析，缺點(diǎn)是分析操作流程長(zhǎng)，不能快速進(jìn)行批量檢測(cè)。為了縮短分析時(shí)間，快速進(jìn)行批量檢測(cè)，本文研究了離子發(fā)射光譜法測(cè)定鉛泥中的二氧化硅含量［2］，對(duì)儀器工作參數(shù)進(jìn)行了研究，采用徑向觀測(cè)方式解決了常量分析問(wèn)題；采用擬合校準(zhǔn)曲線法進(jìn)行測(cè)定，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。分別對(duì)兩批鉛泥中的二氧化硅通過(guò)加標(biāo)回收率和精密度試驗(yàn)，回收率分別是101.38%和98.30%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.24%和0.98%，證明該方法具有良好的回收率和精密度。并對(duì)兩批鉛泥中的二氧化硅含量采用硅鉬藍(lán)分光光度法［3］和離子發(fā)射光譜法測(cè)定對(duì)比，兩種方法測(cè)定的結(jié)果基本吻合。通過(guò)試驗(yàn)和分析方法比對(duì)，采用離子發(fā)射光譜法測(cè)定鉛泥中的二氧化硅分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠，能快速進(jìn)行批量檢測(cè)，可及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.儀器：5100離子發(fā)射光譜儀；SX-8-10箱式電阻爐；AUW120型電子分析天平（分度值0.000 1 g）（日本島津國(guó)際貿(mào)易有限公司）；AUW120D型精密電子分析天平（分度值0.000 01 g）（日本島津國(guó)際貿(mào)易有限公司）；高純氬氣（純度＞99.999%）。

2.試劑：氫氧化鈉（分析純）；鹽酸（優(yōu)級(jí)純）；試驗(yàn)用水為電阻率18.23 MΩ·cm的去離子水。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液

1.二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存溶液（1 mg／mL）：稱取0.500 0 g優(yōu)級(jí)純二氧化硅（經(jīng)950℃灼燒30 min，置于干燥器中冷卻至室溫）于盛有5 g熔劑（2份無(wú)水碳酸鈉和1份無(wú)水碳酸鉀，1份硼酸混勻）的鉑金坩堝中，再覆蓋2 g混合熔劑，置于900～950℃高溫爐中熔融60 min，稍冷，將坩堝外部用去離子水吹洗干凈后置于300 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入150 mL去離子沸水浸出，洗凈坩堝，冷卻至室溫，移入500 mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，儲(chǔ)存于塑料瓶中。

2.標(biāo)準(zhǔn)溶液（100μg／mL）：準(zhǔn)確移取50.00 mL標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存溶液于500 mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，儲(chǔ)存于塑料瓶中。

1.3 試驗(yàn)方法

1.試驗(yàn)選定儀器最佳工作參數(shù)見(jiàn)表1，分析元素的波長(zhǎng)為251.6 nm及觀察方式為徑向。

表1 儀器工作參數(shù)

2.樣品的預(yù)處理。將鉛泥樣品在105±5℃的干燥箱中烘120 min后置于干燥器中冷卻至室溫，準(zhǔn)確稱取0.300 0 g試樣，將試樣置于預(yù)先底部鋪有3 g氫氧化鈉的鎳坩堝中，再覆蓋1 g氫氧化鈉，蓋上坩堝蓋，將坩堝放在坩堝架上，然后將坩堝及坩堝架一起放入箱式電阻爐中，從低溫升起在680℃熔融15 min，取出冷卻，將坩堝外部用去離子水吹洗干凈后置于300 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入80 mL去離子沸水浸出，待反應(yīng)停止后慢慢加入20 mL優(yōu)級(jí)純鹽酸調(diào)整酸度，用優(yōu)級(jí)純鹽酸（10%）洗液洗凈坩堝，待試液冷卻后，移入250 mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，用快速濾紙干過(guò)濾部分試液于原聚乙烯燒杯中。準(zhǔn)確分取濾液10.00 mL于100 mL容量瓶中，加入5 mL優(yōu)級(jí)純濃鹽酸，用離子水稀釋定容至刻度，搖勻。同時(shí)做試劑空白，與標(biāo)準(zhǔn)系列溶液在相同條件下測(cè)定。

3.校準(zhǔn)曲線溶液的配制。分別移取0.00、2.50、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00 mL的SiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液于一組100 mL容量瓶中，加入5 mL優(yōu)級(jí)純濃鹽酸，用去離子水稀釋至刻度，搖勻。此二氧化硅的校準(zhǔn)曲線濃度分別為：0.00、2.50、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00μg／mL。

4.精密度試驗(yàn)。對(duì)1＃、2＃鉛泥中的二氧化硅分別進(jìn)行7次重復(fù)測(cè)定，其測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 二氧化硅精密度測(cè)定結(jié)果 %

由表2可以看出，1＃、2＃鉛泥中的二氧化硅經(jīng)7次重復(fù)測(cè)定得到的結(jié)果之間的重現(xiàn)性很好。

5.回收率試驗(yàn)。為驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度，將優(yōu)級(jí)純二氧化硅經(jīng)950℃灼燒30 min，置于干燥器中冷卻至室溫。分別稱取1＃、2＃鉛泥試樣，對(duì)1＃樣品坩堝中加入優(yōu)級(jí)純二氧化硅0.005 10 g、2＃樣品坩堝中加入優(yōu)級(jí)純二氧化硅0.010 41 g。按樣品的預(yù)處理方法進(jìn)行樣品預(yù)處理，與標(biāo)準(zhǔn)系列溶液在相同條件下測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 回收率試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果

由表3可看出，用該方法對(duì)1＃、2＃樣品分別加入一定量的優(yōu)級(jí)純二氧化硅，測(cè)定其二氧化硅的總含量，回收率分別是101.38%、98.30%，加標(biāo)回收率符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（回收率的允許限為80%～120%）的要求，說(shuō)明該方法測(cè)定鉛泥中的二氧化硅是準(zhǔn)確可行的。

6.分析方法對(duì)比試驗(yàn)。對(duì)1＃、2＃鉛泥試樣中的二氧化硅分別采用硅鉬藍(lán)分光光度法和離子發(fā)射光譜法進(jìn)行分析結(jié)果對(duì)比。兩種檢測(cè)方法的分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 分析結(jié)果對(duì)比表 %

由表4可以看出，鉛泥中的二氧化硅用離子發(fā)射光譜法和硅鉬藍(lán)分光光度法測(cè)定的結(jié)果基本吻合，說(shuō)明用離子發(fā)射光譜法測(cè)定鉛泥中的二氧化硅是可行的。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析譜線的選擇

選用了二氧化硅常用的幾條譜線212.4、221.6、250.6、251.6、288.1 nm進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)對(duì)光譜圖的分析，分析強(qiáng)度值的對(duì)比，本方法選用靈敏度高、干擾元素少的251.6 nm譜線作為分析用譜線。

2.2 儀器參數(shù)選擇

試驗(yàn)表明，當(dāng)儀器功率為1 150 W，觀測(cè)高度為12 mm，輔助氣體流量為0.5 L／min，霧化器流量為0.6 L／min，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為50 r／min時(shí)，二氧化硅的光譜強(qiáng)度最穩(wěn)定。

2.3 觀察方式的選擇

由于鉛泥中二氧化硅含量一般在2%～18%，屬于常量分析，且浸出渣中鐵、鈣、鉛含量比較高，浸出渣成分復(fù)雜，因此采用徑向觀測(cè)方式，徑向觀測(cè)方式具有靈敏度低、干擾小，檢測(cè)范圍廣，適合分析基體復(fù)雜、含量較高的樣品。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線及相關(guān)系數(shù)

依據(jù)試驗(yàn)確定的儀器最佳測(cè)定條件，依次測(cè)定二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。在儀器最佳工作條件下，測(cè)定二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液的強(qiáng)度，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度對(duì)應(yīng)發(fā)射強(qiáng)度進(jìn)行擬合校準(zhǔn)工作曲線，SiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線的相關(guān)系數(shù)為0.999 94。

2.5 酸度的影響

分別在1%、3%、5%、7%、10%的鹽酸介質(zhì)中，其他參數(shù)都不變的條件下測(cè)定5.00μg／g的二氧化硅的強(qiáng)度值，發(fā)現(xiàn)酸度過(guò)小檢測(cè)強(qiáng)度值減弱，酸度在5%、7%和10%時(shí)檢測(cè)強(qiáng)度值基本不變，但酸度過(guò)大對(duì)儀器腐蝕嚴(yán)重。因此本文選擇酸度保持在5%的鹽酸介質(zhì)。

3 結(jié) 論

本文對(duì)鉛泥中的二氧化硅含量分析采用加氫氧化鈉進(jìn)行高溫熔融，用鹽酸調(diào)整酸度，保持5%的鹽酸介質(zhì)中，在離子發(fā)射光譜儀最佳測(cè)定條件下，波長(zhǎng)251.6 nm處，用徑向觀測(cè)方式測(cè)定鉛泥中的二氧化硅含量，通過(guò)精密度試驗(yàn)、回收率試驗(yàn)和分析方法結(jié)果對(duì)照試驗(yàn)，都表明該分析方法分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠，并具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）分析過(guò)程使用的試劑種類少，僅僅只需要?dú)溲趸c、優(yōu)級(jí)純鹽酸和去離子水；（2）操作方法簡(jiǎn)潔快速，能快速進(jìn)行批量檢測(cè)，可及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)；（3）測(cè)定范圍廣，對(duì)二氧化硅含量在2.00%～18.00%之間的浸出渣都可以快速進(jìn)行批量檢測(cè)。

總之，用離子發(fā)射光譜法測(cè)定鉛泥中的二氧化硅，具有操作簡(jiǎn)單快速、使用的試劑種類少、檢測(cè)范圍廣、基體干擾小、能進(jìn)行批量檢測(cè)分析，具有較高的精密度和準(zhǔn)確度，可以及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)，該方法測(cè)定鉛泥中二氧化硅含量是準(zhǔn)確可靠的。