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如何用離子體發(fā)射光譜法測(cè)定礦石中的銅鉛鋅

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在地質(zhì)勘探和礦物采集的過(guò)程中，往往需要對(duì)采集的樣品進(jìn)行測(cè)定，得知樣本內(nèi)礦物含量的百分比。離子體發(fā)射光譜法測(cè)定礦石是一種精度很高的測(cè)量方法，該方法測(cè)定效率高、準(zhǔn)確率高，且成本遠(yuǎn)低于其它的檢測(cè)方法，是一種十分實(shí)用的檢測(cè)方法。本文從介紹離子體發(fā)射光譜法的特點(diǎn)入手，分析了該種鑒定方法的測(cè)定步驟及其數(shù)據(jù)的處理方案。

離子體測(cè)定；光譜檢測(cè)法；礦物檢測(cè)

前言：

光譜法測(cè)定實(shí)驗(yàn)的精度很高，在線(xiàn)性范圍內(nèi)數(shù)據(jù)精確度可達(dá)到0.0001。然而，光譜法也是一種容易受到干擾的測(cè)定方法，常見(jiàn)的干擾因素有基體效應(yīng)和譜線(xiàn)干擾。

1 光譜法實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作及操作步驟

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器的選擇及其參數(shù)

離子體進(jìn)行礦石鑒定是一種常見(jiàn)的鑒定方法，該方法具有簡(jiǎn)單、便捷、準(zhǔn)確率高等優(yōu)點(diǎn)，在地質(zhì)研究、礦物勘探等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。離子體發(fā)射光譜法需要電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀一臺(tái)，我們以美國(guó)Thermo公司的ICAP6300型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀為例，該儀器工作功率1200w，長(zhǎng)、短波曝光時(shí)間分別為3S和5S，輔助氣流量0.5L/min可用于多種礦石、巖石的鑒定，且測(cè)量效率很高，能夠同時(shí)進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)，適合大批量的樣本測(cè)試。本次實(shí)驗(yàn)針對(duì)礦石中的銅鉛鋅進(jìn)行測(cè)定，其中，銅的測(cè)定波長(zhǎng)為324.994nm，鉛的測(cè)定波長(zhǎng)為220.541nm，鋅的測(cè)定波長(zhǎng)為312.998nm。

1.2 制備實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，繪制曲線(xiàn)

銅鉛鋅標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)由標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋得到。實(shí)驗(yàn)前首先制備標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，首先取純度在99.98%以上的純銅0.1g置于燒杯中，然后注入硝酸，對(duì)樣液進(jìn)行加熱，待純銅開(kāi)始溶解后，再次注入稀硝酸，冷卻后注入100m l容量瓶中，搖勻。再準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1077g高純氧化鉛置于燒杯中，加入20mL硝酸，低溫加熱至溶解，注入容量瓶，搖勻。再準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1245g經(jīng)800℃灼燒1小時(shí)的高純氧化鋅置于燒杯中，溶解后重復(fù)上述配置步驟，完成標(biāo)準(zhǔn)液配置。之后分別移取75mL的銅鉛鋅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液各250mL注入容量瓶中，加入25mL稀鹽酸酸化，用水定容，搖勻，得到350μg/mL的溶液，再分別移取5、25、50mL該溶液至100mL容量瓶中，分別加入5mL稀鹽酸[1]，用水定容，搖勻，得到混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，制備成等梯度濃度的實(shí)驗(yàn)樣液。

1.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)定的步驟

在完成實(shí)驗(yàn)儲(chǔ)備液的制備之后，即可開(kāi)始光譜法實(shí)驗(yàn)。首先將實(shí)驗(yàn)礦石樣本取出，清除表面雜物，后用烘干機(jī)烘干1h，待樣本完全干燥后，將礦石樣本粉碎，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.2500g（樣品于100mL燒杯中，加少量水潤(rùn)濕，再加入20mL稀鹽酸溶液進(jìn)行酸化，進(jìn)行搖勻，待溶液穩(wěn)定后，蓋上表面皿，將樣本放置在加熱板上加熱25-35min，然后取出實(shí)驗(yàn)幫本，緩慢注入20mL王水，再次蓋上表面皿。將樣本再次加熱、蒸干，蒸至體積為3-5mL左右時(shí)停止加熱，用容器的余熱繼續(xù)蒸干，直至樣本剩余2m l左右時(shí)停止，然后加入2mL濃鹽酸提取，用水轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶，定容，搖勻，放置過(guò)夜。第二天即可使用上述電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀用ICP—OES進(jìn)行光譜測(cè)定，測(cè)定時(shí)要采取適當(dāng)?shù)恼`差消除措施。

2 測(cè)定結(jié)果的分析與處理

2.1 光譜法的線(xiàn)性范圍

實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的取值范圍，帶入線(xiàn)性公式，即可得知實(shí)驗(yàn)樣本的銅鉛鋅含量。銅的測(cè)定波長(zhǎng)為324.994nm，線(xiàn)性方程為y=16.66x+10.72,實(shí)驗(yàn)證明在線(xiàn)性范圍0-200mg/l內(nèi)，實(shí)驗(yàn)的相關(guān)度在0.9994以上，屬于高精度實(shí)驗(yàn)結(jié)果[2]。鉛的測(cè)定波長(zhǎng)為220.541nm，線(xiàn)性方程為y=5.151x-0.854,實(shí)驗(yàn)證明在線(xiàn)性范圍0-500mg/l內(nèi)，實(shí)驗(yàn)的相關(guān)度在0.9985以上。鋅的測(cè)定波長(zhǎng)為312.998nm，線(xiàn)性方程y=145.91x+68.81,實(shí)驗(yàn)證明在線(xiàn)性范圍0-50mg/l內(nèi)，實(shí)驗(yàn)的相關(guān)度在0.9984以上。

2.2 干擾因素的分析

離子體發(fā)射光譜法實(shí)驗(yàn)屬于比較精密的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的干擾因素對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)造成比較大的影響。在眾多干擾因素中，基體效應(yīng)和譜線(xiàn)干擾是造成本實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)誤差的主要原因。溶液的粘度，密度，pH值等因素都會(huì)對(duì)測(cè)定效果產(chǎn)生影響，這種影響稱(chēng)之為基體效應(yīng)。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明當(dāng)硝酸和鹽酸的含量在12%以下時(shí)，基體效應(yīng)對(duì)銅鉛鋅含量百分比的測(cè)量干擾較小，可不予考慮。而當(dāng)濃度在20%以上時(shí)，會(huì)造成15%-20%左右的誤差[3]，且誤差難以去除，因此，在進(jìn)行光譜法的測(cè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品溶液中要保持同等酸度，一般控制在5%-10%左右，以減少基體效應(yīng)對(duì)本實(shí)驗(yàn)的干擾。

2.3 提高測(cè)定準(zhǔn)確度

為了提高實(shí)驗(yàn)精度，可采取重復(fù)測(cè)定的方法，進(jìn)行測(cè)定實(shí)驗(yàn)的樣品需要分為多個(gè)批次，制作多個(gè)樣本，樣本的樣品由項(xiàng)目組事先抽取，任意排列，分發(fā)到參加精密度試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室。在進(jìn)行樣品分配時(shí)，要排除檢驗(yàn)人員的主觀性，將檢測(cè)數(shù)據(jù)匯總，應(yīng)用柯克倫法和格拉布斯法剔除測(cè)量異常值，統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法的重復(fù)性限和再現(xiàn)性限以及方法的偏倚。從而提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

3．結(jié)語(yǔ)

光譜法測(cè)定礦物含量是一種簡(jiǎn)單、高效的測(cè)定方法，在科學(xué)研究中有著十分重要的地位。光譜法測(cè)定礦石中礦物含量的步驟可分為三步，實(shí)驗(yàn)前的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配置、進(jìn)行光譜實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。這三個(gè)環(huán)節(jié)任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差，因此，在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)時(shí)，要進(jìn)行重復(fù)測(cè)定，使用柯克倫法和格拉布斯法剔除測(cè)量異常值，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度。本文介紹了測(cè)定礦石中銅鉛鋅含量的方法，在進(jìn)行測(cè)定時(shí)，要取這三種樣品線(xiàn)性范圍的最低值，即取鋅的線(xiàn)性范圍0-50mg/l。

[1]金碧,潘齊存,戴品中.ICP-AES測(cè)定銀焊料中的Cu、Zn、Ni三種元素[J].當(dāng)代化工，2014(5)：545-546

[2]徐進(jìn)力,邢夏,張勤．電感耦合等離子體發(fā)射光譜法直接測(cè)定銅礦石中銀銅鉛鋅[J]．巖礦測(cè)試，2014（4）：377-382

[3]王小強(qiáng),侯曉磊,楊惠玲.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定鉛鋅礦中銀銅鉛鋅[J]．巖礦測(cè)試，2013（5）：576～579