韓曉

（北京礦冶研究總院，北京，102628）

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測(cè)定銅渣精礦中雜質(zhì)含量

韓曉

（北京礦冶研究總院，北京，102628）

采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定了銅渣精礦中砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂的量。其測(cè)定范圍：ω（As）：0.05%～0.45%，ω（Sb）：0.07%～0.30%，ω（Bi）：0.01%～0.20%，ω（Pb）：1.00%～4.50%，ω（Zn）：1.00%～4.50%，ω（Mg）：0.10%～1.00%。經(jīng)加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，各元素的加標(biāo)回收率為92%～104%（n＝3），相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）小于5%（n＝11）。方法準(zhǔn)確快速可靠，適用于銅渣精礦中砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂量的同時(shí)測(cè)定.

銅渣精礦；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；雜質(zhì)元素

0 前言

由于銅渣精礦中的雜質(zhì)含量較多，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)分析方法［1］是每種元素分別用不同的方法測(cè)定，操作周期長(zhǎng)。逐一分析每種元素會(huì)比較繁瑣耗時(shí)，不能滿足此類礦石快速檢測(cè)［2］的要求。采用一次溶樣，通過(guò)對(duì)試樣的分解條件、測(cè)定酸度條件、共存元素干擾實(shí)驗(yàn)以及分析線的選擇等，建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法［3－4］同時(shí)測(cè)定銅渣精礦中砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂量的方法，從而提高工作效率，縮短了測(cè)定周期，能夠滿足銅渣精礦的日常檢驗(yàn)工作。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液均按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制方法配制；砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂混合標(biāo)準(zhǔn)溶液為100μg/mL；在分析中僅使用確認(rèn)為優(yōu)級(jí)純的試劑；實(shí)驗(yàn)用水為一級(jí)水。

氬氣［w（Ar）≥99.996%］。

1.2 主要儀器

Agilent ICP-OES 725電感耦合等離子體光譜儀（安捷倫科技公司，美國(guó)）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.200g試料（精確至0.000 1g），置于聚四氟乙烯燒杯中，加入15mL硝酸，5mL鹽酸，5mL氫氟酸，2mL高氯酸。低溫加熱冒白煙至濕鹽狀態(tài)，取下燒杯稍冷，加10mL王水（1＋1），用少量水沖洗杯壁，加熱溶解可溶性鹽類，取下燒杯冷卻，移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。澄清或干過(guò)濾。隨同試料做空白實(shí)驗(yàn)。

按表1分取試液，置于100mL容量瓶中，加入10mL王水（1＋1），用水稀釋至刻度，混勻。采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀在選定的最佳儀器條件下按選定的各元素的波長(zhǎng)，測(cè)定各元素的含量。

表1 分取試液體積Table 1 Volume of the test solution

1.4 工作曲線溶液的配制

于一組100mL的容量瓶中，加入5mL王水，移取混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，根據(jù)各元素的測(cè)定范圍，按表2配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，以水定容搖勻。

表2 工作曲線Table 2 Standard curve

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器參數(shù)的選擇

對(duì)實(shí)驗(yàn)所用儀器的幾個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，綜合分析電感耦合等離子體光譜儀的優(yōu)化程序，考察了射頻發(fā)生器功率、霧化氣流量、輔助氣流量、等離子體氣流量、進(jìn)液泵速、觀測(cè)高度等對(duì)被測(cè)元素譜線發(fā)射強(qiáng)度的影響，選擇了實(shí)驗(yàn)中最佳儀器測(cè)量參數(shù)，如表3。

2.2 被測(cè)元素的譜線選擇

經(jīng)過(guò)實(shí)際樣品實(shí)驗(yàn)，選擇表4中的數(shù)據(jù)作為各元素測(cè)定波長(zhǎng)。選擇合適的扣背景位置，所選用的分析線基本無(wú)光譜干擾。

2.3 檢出限和測(cè)定下限

測(cè)定11次試劑空白溶液，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差為檢出限，5倍的檢出限為測(cè)定下限，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，各元素的檢出限均能滿足方法中的最低濃度測(cè)定的要求。

表3 儀器測(cè)量參數(shù)Table 3 Instrument operation parameters

表4 測(cè)定元素波長(zhǎng)選擇Table 4 Selected spectral lines for each element

2.4 儀器短時(shí)穩(wěn)定性

被測(cè)元素最大質(zhì)量濃度（10.0μg/mL）溶液連續(xù)測(cè)定6次，其發(fā)射光絕對(duì)強(qiáng)度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示儀器短時(shí)穩(wěn)定性，見(jiàn)表6。

表5 儀器檢出限和方法的測(cè)定下限Table 5 Limit of detection and lower limit of determination /（μg·mL－1）

表6數(shù)據(jù)表明，各被測(cè)元素發(fā)射光絕對(duì)強(qiáng)度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于通常要求的1%。

表6 儀器短時(shí)穩(wěn)定性Table 6 Short-term stability of the instrument

2.5 試樣分解方法的選擇

銅渣精礦樣品組成較為復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)采用一次溶樣，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法對(duì)其中6種成分進(jìn)行同時(shí)測(cè)定，其中包括As，Sb等在樣品處理過(guò)程中易造成損失的元素，因此選擇合理的樣品分解方法是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。為此實(shí)驗(yàn)了3種樣品預(yù)處理方案：

（1）在樣品中加入15mL鹽酸，低溫加熱溶解10min，再加5mL硝酸，5mL氫氟酸，2mL高氯酸，低溫加熱溶解試樣。

（2）在樣品中加入15mL硝酸，低溫加熱10min，再加5mL鹽酸，5mL氫氟酸，2mL高氯酸，低溫加熱溶解試樣。

（3）在樣品中加入10mL硝酸，低溫加熱10min，再加5mL鹽酸，5mL氫氟酸，2mL高氯酸，低溫加熱溶解試樣。

3種分解試樣的方法對(duì)樣品溶解后，采用ICPAES法測(cè)定樣品，其測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 不同樣品分解方法的測(cè)定結(jié)果Table 7 Comparison of analytical results of impurity elements with three sample decomposition method/%

從表7可以看出，采用方案2溶解樣品，既能保證樣品溶解完全，又不會(huì)對(duì)被測(cè)元素造成損失。

2.6 酸濃度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

以硝酸（15mL）＋鹽酸（5mL）＋氫氟酸（5mL）＋高氯酸（2mL）混合酸溶解試樣，用王水作介質(zhì)進(jìn)行測(cè)定?？疾炝送跛疂舛葘?duì)被測(cè)元素的影響。取質(zhì)量濃度為1.00μg/mL的砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂溶液，實(shí)驗(yàn)了王水體積分?jǐn)?shù)分別為1.0%，5.0%，10.0%，15.0%時(shí)對(duì)元素測(cè)定的影響。結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 酸濃度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響Table 8 Effects of acidity on measurement results /（μg·mL－1）

實(shí)驗(yàn)表明，王水體積分?jǐn)?shù)為1%，5.0%，10%，15%時(shí)對(duì)各元素的測(cè)定基本無(wú)影響，實(shí)驗(yàn)選擇王水（5%）作為測(cè)定介質(zhì)。

2.7 共存元素的影響

2.7.1 銅基體的干擾

在含有1.00μg/mL As，Sb，Bi，Pb，Zn，Mg的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中，加入不同含量的銅基體溶液，測(cè)定各分析元素的結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 銅基體對(duì)測(cè)定元素的影響Table 9 Effects of copper matrix on determination results /（μg·mL－1）

從表9看出，銅基體對(duì)所選譜線的待測(cè)元素的測(cè)定基本沒(méi)有干擾。

2.7.2 鐵基體的干擾

在含有1.00μg/mL As，Sb，Bi，Pb，Zn，Mg的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中，加入不同含量的鐵基體溶液，測(cè)定所分析元素的結(jié)果見(jiàn)表10。

從表10看出，鐵基體基本對(duì)待測(cè)元素沒(méi)有干擾。

2.7.3 銅、鐵混合基體的干擾

在含有1.00μg/mL As，Sb，Bi，Pb，Zn，Mg的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中，加入不同含量的銅、鐵混合基體，對(duì)分析元素進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表11。

表10 鐵基體對(duì)測(cè)定元素的影響Table 10 Effects of iron matrix on determination results/（μg·mL－1）

從表11看出，銅鐵混合基體基本對(duì)待測(cè)元素基本沒(méi)有干擾。

另外，對(duì)實(shí)際銅渣精礦試樣中可能存在的元素對(duì)被測(cè)元素的測(cè)定干擾情況進(jìn)行了考察。結(jié)果表明，在允許誤差范圍內(nèi)，分別測(cè)定1.00μg/mL的砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂時(shí)，5倍量的其它共存元素不干擾測(cè)定。按所選波長(zhǎng)，測(cè)定6種元素，各元素間無(wú)相互干擾。

表11 銅鐵基體對(duì)測(cè)定元素的影響Table 11 Effects of copper and iron matrix on determination results /（μg·mL－1）

2.8 方法精密度實(shí)驗(yàn)

取3個(gè)銅渣精礦樣品（ZJ-1，ZJ-2，ZJ-3，紫金銅業(yè)公司提供）；樣品DY-1、DY-2（大冶公司）；樣品JYL-1（金以嶺提供）；樣品TL-2，TL-3（銅陵公司提供）和自己配制的KY-1、KY-2樣品，按試樣分析方法分別測(cè)定11次，得到11個(gè)測(cè)定值，計(jì)算其平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表12。

2.9 方法準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

對(duì)紫金銅業(yè)1＃樣品，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，試樣加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表13。

表12 方法精密度試驗(yàn)結(jié)果Table 12 Precision tests of the method（n＝11） /%

表13 試樣加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)Table 13 Recovery tests of the method/%

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸分解樣品，ICP-AES法測(cè)定銅渣精礦中的砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂6種元素，方法操作簡(jiǎn)單，流程短，干擾少，具有較好的精密度和準(zhǔn)確度，能夠滿足銅渣精礦雜質(zhì)元素含量的測(cè)定要求。

［1］《有色金屬工業(yè)分析叢書(shū)》編輯委員會(huì) .重金屬冶金分析［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1994：174-188.

［2］程健 .電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鋅精礦及鋅培砂中10種雜質(zhì)元素［J］.冶金分析（Metallurgical Analysis），2007，27（11）：65-68.

［3］阮桂色.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2011，1（4）：15-18.

［4］姜求韜.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測(cè)定無(wú)定形硼粉中的鎂［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2012，2（2）：49-51.

Determination of Impurity Elements in Copper Slag Concentrate by Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry

HAN Xiao
（Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy，Beijing102628，China）

A method for the determination of arsenic，antimony，bismuth，lead，zinc and magnesium oxide in copper slag concentrate by inductively coupled plasma emission spectrometry were established.The measurement ranges for As，Sb，Bi，Pb，Zn and Mg were obtained as follows：0.05%～0.45%，0.07%～0.30%，0.01%～0.20%，1.00%～4.50%，1.00%～4.50%and 0.10%～1.00%.The recovery was 92%～104%（n＝3），and the relative standard deviation was less than 5%（n＝11）.This proposed method is fast and accurate，making it suitable for simultaneous determination of As，Sb，Bi，Pb，Zn and Mg in copper slag concentrate.

copper slag concentrate；inductively coupled plasma emission spectrometry；impurityelements

O657.31；TH744.11

：A

：2095-1035（2015）02-0034-05

2014-12-27

：2015-03-11

科技部重大儀器專項(xiàng)（2011YQ14014711）資助

韓曉，女，工程師，主要從事地礦和冶金樣品的無(wú)機(jī)元素的分析檢測(cè)研究。E-mail：404864354＠qq.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.02.007