銅精礦中銅的檢測方法改進研究

摘 要：我國是礦產(chǎn)業(yè)大國，廣闊的國土中富含各種礦產(chǎn)資源。在銅礦產(chǎn)業(yè)中，做好精礦中銅的檢測測定至關(guān)重要，為了更好地保證檢測測定質(zhì)量，國家制定并出臺了相應(yīng)標準檢測方法及標準。有效做好銅檢測，才能確保準確度和精密度。本文對銅精礦中銅測定操作細節(jié)調(diào)研考察并做了分析總結(jié)，通過使用短碘量法與堿熔融 - 碘量法有機融合的檢測方法，得出部分實驗驗證結(jié)論，在保證試驗條件下，堿熔融溫度為 850℃時，可以更加精準地測定銅精礦中銅含量，再次對相應(yīng)涉及的元素驗證，獲得了相對標準偏差 0.67%、平均偏差 0.02% 的測定結(jié)果。最終結(jié)論是，需要在傳統(tǒng)方法論基礎(chǔ)上，進一步做好銅精礦中銅檢測方法的優(yōu)化與改進，以此能夠提升準確度和精密度，通過本文的論述，為復雜銅原料中銅含量檢測與測定提供科學檢測思路。

關(guān)鍵詞：檢測方法;碘量法;最佳實驗條件

我國的經(jīng)濟得到了快速發(fā)展，在各行各業(yè)快速進步與發(fā)展的同時，也對資源有了更高的需求，特別是對銅的需求量已經(jīng)呈現(xiàn)逐年增長的態(tài)勢，更好地促進了我國銅周邊產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，在這樣的發(fā)展態(tài)勢下，就對銅檢測提出了更高的要求。銅精礦是一種原始礦材料，是銅冶煉最為重要的部分，通過技術(shù)工藝提煉能夠使用的銅，只有保證科學的檢測，使用科學的檢測方法，才能提取到更加精準的數(shù)據(jù)，為銅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)，如果檢測方法不正確、檢測手段不先進，將會產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差，不利于供需雙方的正常貿(mào)易合作，也將給銅市場帶來較大的沖擊。做好銅含量檢測，其結(jié)果正確與否，是銅市場中供需雙方貿(mào)易活動的前提與基礎(chǔ)，精準的檢測更是確保我國復雜銅原料形成國際化、規(guī)范化、標準化的手段與策略，銅精礦中銅含量檢測準確度事關(guān)國際經(jīng)濟秩序和國內(nèi)經(jīng)濟市場發(fā)展，具有時代意義與作用。

一、碘量法的應(yīng)用意義及特點

碘量法是當前最為普遍的一種方法，在測定銅精礦中銅元素含量中有廣泛應(yīng)用，是銅精礦檢測的重要方法手段。隨著全球生態(tài)保護意識的增加，對礦業(yè)的影響也不斷加大，在國際有色金屬原料普遍缺乏的情況下，推動了有色金屬銅價格持續(xù)上漲。有些經(jīng)營商為了自身的利益考慮，為獲得更高的經(jīng)濟效益，選擇了那些較為復雜的銅原料作為原材料，不論是使用哪一種材料做原料，都需要做好檢測分析，確保銅含量利用標準符合生產(chǎn)需求。原料礦種有不同的差異性，世界各地生產(chǎn)地不同，其性能差異化也有所不同，要想在各種銅原料中發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)精銅，則需要更加先進的銅原料樣品檢測與分析技術(shù)，這就給科學的檢測分析帶來了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。在各行各業(yè)的生產(chǎn)中，均離不開銅的使用，因為銅及合金物理化學優(yōu)勢決定了其在行業(yè)中的重要地位，在各種生產(chǎn)中占據(jù)重要的比例，也是保證各行各業(yè)發(fā)展的主要關(guān)鍵環(huán)節(jié)。作為重要的原料，對銅進行科學的準確檢測，才能保證銅精礦中的銅含量精度，同時，也能夠通過驗證，提取相關(guān)共存元素值，通過科學的數(shù)據(jù)有效指導實際生產(chǎn)，通過數(shù)據(jù)顯示結(jié)果，進一步優(yōu)化原材料抗拉強度、導電率和熱導率，保證各方利益，實現(xiàn)多贏的局面。為了保證檢測的精度與使用效果，我國出臺了《銅精礦化學分析方法》標準，在標準中明確指出，碘量法能夠測定溶液中銅濃度，在準確測定銅精礦中銅元素含量中起到重要作用，是檢測的重要方法之一。技術(shù)的不斷發(fā)展進步，大大促進了銅精礦中銅元素含量測定方法的改進完善，使檢測的精度更加精準。碘量法也不斷創(chuàng)新應(yīng)用場景，當前，該方法劃分越來越細化，包括長碘量法和短碘量法兩大部分。短碘量法檢測具備良好的優(yōu)勢與前景，整體操作簡單、環(huán)境適應(yīng)性強，通過采樣后，簡單的酸處理就能夠進行方法應(yīng)用，對檢測環(huán)境的要求并不嚴格，所以這種方法有廣泛的應(yīng)用場景。在國際上銅精礦資源生產(chǎn)國及貿(mào)易仲裁機構(gòu)主要使用的是堿熔法，通過這種方法檢測銅精礦，能夠有效避免碘量法的弱點，發(fā)揮出更好的檢測作用，減少不利因素對精度的影響，更好更快地達到檢測標準[1]。

二、銅精礦中銅的檢測實驗

為了更加直觀地體現(xiàn)檢測結(jié)果，我們在碘量法基礎(chǔ)上，加入了適當?shù)膲A熔法，以此確保實驗檢測更加精準，有效構(gòu)建具有自適應(yīng)特點的堿熔融 - 碘量法，通過這種方法的結(jié)合對復雜銅原料中銅元素含量進行科學的檢測分析。

（一）銅檢測的儀器與試劑選擇

本次研究對樣本的選擇主要有三類，選取不同比例銅精礦當作本次研究的對象，為了保證試驗的科學可靠，把三種樣本分別做好紋路處理，編號 WBC20220898 的復雜精銅礦，銅含量比 20.12% ;編號 ZBK20220338 精銅礦，銅含量比 26.34% ;編號 ECZEEA20220118 的純銅片，銅含量比 99.99%。在設(shè)備選擇上也進行了精心的選擇，主要是 SX3GW6-13B 馬弗爐、 ME104TE/02的精密電子天平， TCB-27L 的電熱板三種主要設(shè)備儀器。檢測時，離不開性能穩(wěn)定的各種試劑，那么本次試驗中的試劑則為硝酸、硫酸、鹽酸、高氯酸、氫氟酸類試劑、淀粉溶液和化合鹽（氟化氫銨、乙酸 - 乙酸銨、硫代硫酸鈉、硫氰酸 鉀）等，在做好充分的準備后，做好試驗配置，確保下一步更好地檢測。

（二）銅精礦中銅的檢測實驗配置方法

通過改進后的銅精礦中銅檢測方法，做好配置，這種實驗與傳統(tǒng)的短碘量法相比，其設(shè)備與試劑成分是不同的，因為是加入堿熔融技術(shù)試驗，最終的結(jié)果將更加精密，那么，實驗具體配置主要是以下三步。

第一，使用干凈的量杯稱取100克Na2S2O3·5H2O放置杯中，容器量要保證1000mL 的燒杯，然后，再向其中加入500mL碳酸鈉溶液做好蒸餾水稀釋處理，做好過程中的觀察與測定，當達到約10L時，蒸餾水需要提前煮沸并冷卻，這樣才能確保溶液的純凈，保證結(jié)果的精準，再加入1mL三氯甲烷過濾靜置，使用之前如果量不足，可根據(jù)條件酌情補加1mL三氯甲烷[2]。

第二，還需要做好原料的配置，可利用電子天平稱取0.08 克純銅片，一式 3 份進行堆放，銅含量比 99.99%，分別對三份樣本進行存放到400mL 錐形瓶，同時，需要注入10mL 硝酸并擰緊瓶蓋，點燃電熱板，電熱板為 TCB-27L 電熱板，通過一段時間的回執(zhí)處理保證樣本完成得到溶解，之后再取清水對瓶子表面及瓶壁做好清潔處理，之后向瓶中注入 5mL 硫酸，依次完成加熱蒸干處理，這個過程要確保鹽類能夠達到完全的溶解。

第三，需要向溶液中注入Na2S2O3·5H2O 標準液，時刻觀察液體顏色變化，當達到淺黃色的時候，再向內(nèi)注入淀粉溶液，觀察樣本產(chǎn)生的變化，當溶液淺藍色后再注入硫氰酸鉀溶液 5mL，此時，則需要輕微的振蕩搖勻，使溶液能夠達到溶解融合，觀察其顏色的變化，藍色加深至藍色剛好消失時則停止滴定，配置完成。

第四，銅精礦中銅的檢測實驗方法。按照科學的流程檢測，以此保證結(jié)果的精度，先將1.5 克碳酸鈉、0.5 克氫氧化鈉、0.2 克銅粉放置量杯中，做到三種物質(zhì)的均勻混合，之后將混合好的材料放置到瓷坩堝中，再把瓷坩堝放入 SX3GW-6-13B 馬弗爐正中間，通過15分鐘左右的高溫進行加熱處理，通過測量當前溫度達到 850℃停止，取出量器中的混合物晾涼，需要30分鐘后達到室溫標準，再靜置15分鐘后加入水，此時取出 3 毫升鹽酸溶液，二者進行滴注不間斷觀察，查看溶液所能出現(xiàn)的反應(yīng)，如果發(fā)現(xiàn)沒有其他的反應(yīng)，可注入3毫升鹽酸混合體，放置到 TCB-27L電熱板上加熱處理。通過加熱后的坩堝依然沒有任何的反應(yīng)物體，則需要再注入3毫升鹽酸，不斷重復以上的步驟直到出現(xiàn)反應(yīng)為止。把上述完成試驗的全部熔融混合到一起，取一個 400 毫升錐形瓶全部注入，同時再注入2 毫升氫氟酸、10 毫升硫酸，再次放到電熱板加熱處理，直到溶液冒少量煙再停止加熱，最后放置等待溶液自然的冷卻[3]。

三、銅精礦中銅的檢測結(jié)果與討論

（一）銅精礦中銅的檢測溶樣方式選擇

本試驗中主要使用的是堿溶法，各類試樣溶解方式較為復雜，其操作起來也較繁雜，這種改進的方法與傳統(tǒng)鹽酸、硝酸分解法不同，通過這種方式處理后的樣本，能夠更好地溶解難溶樣品，減少溶解不完全和黑色雜質(zhì)的問題，有效避免出現(xiàn)檢測的誤差，保證了檢測的精準度。使用這種方式檢測時，我們也直接對各種液體做好精細的比較，包括碳酸鈉、3：1碳酸鈉 - 氫氧化鈉、1：1過氧化鈉 - 氫氧化鈉結(jié)果各不相同，通過使用三種試劑對編號 WBC20220898 和 ZBK20220338 的復雜精銅礦銅含量進行精細測定，結(jié)果的影響測試如表1所示 ：

鑒于實驗成本以及試驗安全風險，我們綜合考慮后，選定的是碳酸鈉 - 氫氧化鈉作為評定試劑標準，3：1 的試劑比例為最佳狀態(tài)。

（二）銅精礦中銅檢測的樣品稱樣量

為了確保整體檢測結(jié)論科學正確，經(jīng)過綜合考慮，在銅精礦中銅含量測定稱樣量方面確定 0.200g 為最佳稱樣量，稱樣標準 0.001，通過科學的樣本選擇，確保試驗結(jié)果正確精準，為后續(xù)的大規(guī)模檢測提供參考數(shù)據(jù)，為保證檢測精度，需要對樣本的干擾因素進行排除。

（三）銅精礦中銅檢測干擾元素的分析

檢測中的干擾因素較多，只有排除干擾因素，才能保證試驗的科學性。那么，為有效解決銅精礦中銅檢測干擾元素，在這個實驗中對樣本進行了隨機選取，對能夠起到干擾的條件做好進一步細化分析，兩個樣品相關(guān)共存元素主要是As、Pb、Zn、S、Cu、Fe、Au 等，要對各種干擾元素做好排列，對影響最大的元素做好細致的分析化驗，以降低誤差，本檢測相對標準偏差 0.67%， 平均偏差 0.02%。同標準誤差數(shù)據(jù)比較，本方法低于標準誤差，為下一步做好試驗提供了良好的基礎(chǔ)保障。

四、銅精礦中銅檢測各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制

為保證銅精礦中銅檢測科學準確，需要在操作前做好檢查，根據(jù)標準的規(guī)程操作，從多個角度切入，通過直觀檢測外觀、衡器計重調(diào)試、取制樣本等環(huán)節(jié)控制，確保銅精礦檢測相關(guān)操作規(guī)范合理，得出的結(jié)論才能讓人信服。

（一）外觀質(zhì)量檢查

外觀檢查是最為直接有效的方法，通過第一步的檢查就能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，依靠檢驗人員經(jīng)驗直覺做好前提判斷，通過一系列的綜合觀測，能夠發(fā)現(xiàn)一些表面問題，通過觀察銅精礦顏色、粒度可以判斷所檢測銅礦是不是所選取的樣本，與銅精礦樣本相比，其有無差異性不同，另外觀察法也能夠看到樣本純凈度、水分含量等，第一時間排除潛在問題與干擾。

（二）銅精礦中銅檢測的衡器計重

銅精礦檢測衡器計重是一個精準度要求高的操作，需要掌握整體計算的過程，選擇正確的計算方式，保證整個過程科學合理。銅精礦作為大宗物料，有著特殊的計量方法，把握好計算方式，控制稱重計量各個環(huán)節(jié)，在常規(guī)計量方法上有多種，常用的是水尺測定、皮帶秤測定和汽車衡測定三種，根據(jù)不同的方法精準計量，獲取符合實際的數(shù)據(jù)。物料的取樣需要由第三方機構(gòu)進行，多是雙方委托，通過第三方對樣本提取，同時測量，檢測的結(jié)果才能精準，符合各方利益。樣本是單車雙點采樣，隨機性好、公開透明，各方能夠認可信服，取樣后避免樣品交叉污染，要高度重視采樣工作，避免出現(xiàn)環(huán)境污染與性能上的改變，確保樣本符合檢測需要。為了確保樣本的性能穩(wěn)定，還要掌握高溫、大風和陰雨天的情況，因為不同的天氣會對樣本產(chǎn)生一定影響，性能上呈現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，影響檢測結(jié)果，各種元素也會出現(xiàn)偏離，樣品元素含量結(jié)果偏差則導致整體結(jié)果誤差。

（三）銅精礦中銅檢測水分樣制備

銅檢測樣品制備要保證精確，樣品稱量、磨碎稀釋時，需要嚴格操作，確保樣本與酸性溶液的完全結(jié)合。水分樣制備是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實操時，需要取相同樣品稱重，之后再加熱處理，自然降溫后再次做好稱重，記錄數(shù)據(jù)做好后期數(shù)據(jù)對比，如果數(shù)據(jù)相同則說明能夠試驗，如果稱重結(jié)果與原始結(jié)果不同，就說明不滿足試驗條件，樣品沒有達到水分樣制備要求。

（四）銅精礦中銅檢測成分樣制備檢測方法

做好樣本的保存，避免出現(xiàn)環(huán)境影響，出現(xiàn)不必要的污染，樣品打磨過程中，確保料缽干凈整潔，可以分批打磨，按照 30% 左右的量稱量樣料打磨，可以保證打磨質(zhì)量，多次打磨需要保證料缽干凈。

結(jié)論

綜上所述，通過以上試驗與分析，我們需要在實踐中多總結(jié)經(jīng)驗教訓，不斷完善與改進銅精礦中銅含量化學檢測方法，利用現(xiàn)代化的智能技術(shù)，結(jié)合先進儀器設(shè)備，合理用好化學制劑，在檢測應(yīng)用中發(fā)揮出更大的作用，從多個角度把握好檢測流程，以此，為我國工業(yè)行業(yè)中銅產(chǎn)品生產(chǎn)和加工貢獻力量。

參考文獻：

[1]涂滿娣，梁震 ，戴金蘭，張斐，劉德峰，呂輝煌.均值-標準差質(zhì)量控制圖用于短碘量法測定進口銅精礦中銅含量的應(yīng)用[J].福建分析測試 ，2021，30（01）：51-53，58.

[2]胡曉帥.自動電位滴定法測定銅精礦中的銅[J].世界有色金屬，2020 （19）：113-114.

[3]吳學偉，邢希霞.碘量法測定銅精礦中銅含量不確定度的評定[J].山西冶金，2019，42（05）：44-47.