羅聯(lián)詩,賴秋祥,劉芳美
(紫金銅業(yè)有限公司,福建 上杭364200)
銀冶煉的一般工藝流程是陽極泥或銅陽極泥通過卡爾多爐熔煉、灰吹得到粗銀中間產(chǎn)物,然后在將粗銀送入電解工序電解得到銀產(chǎn)品[1,2]。粗銀作為銀冶煉過程中最重要的中間產(chǎn)物,其中如銅、鉛等各種雜質(zhì)元素不僅會(huì)影響澆鑄合金板,同時(shí)也會(huì)對(duì)后續(xù)銀精煉過程中電銀的質(zhì)量產(chǎn)生重大影響[3]。因此,如何快速有效分析粗銀中各雜質(zhì)元素的含量是我們的研究重點(diǎn),從而控制粗銀中各元素的含量,提升電銀產(chǎn)品的質(zhì)量。
目前,粗銀中的雜質(zhì)元素主要采用傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法,如氫化物-原子熒光光譜法[4,5],電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)[6-8],火焰原子吸收光譜法[9]。粗銀屬于高銀物料,在進(jìn)行預(yù)處理過程中,其中的稀貴金屬和銀難分離,而且采用ICP-AES等光譜法檢測(cè)粗銀中雜質(zhì)元素時(shí),基體干擾大,準(zhǔn)確度低。此外,這些方法有非常明顯的劣勢(shì)—預(yù)處理過程復(fù)雜、耗時(shí)、樣品消耗量大、檢測(cè)成本高等,難以滿足生產(chǎn)控制需求。因此,我們期望能找到一種準(zhǔn)確度高、快速且可以滿足生產(chǎn)控制需求的方法。
火花源原子發(fā)射光譜法在分析檢測(cè)樣品方面具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),該方法分析范圍廣,具有操作簡單快速,精密度準(zhǔn)確度高等優(yōu)勢(shì)[10,11]。此外,該法采用固體進(jìn)樣方式,不需要濕法預(yù)處理,大大減低了檢測(cè)成本,提升了檢測(cè)效率[12,13]。除此之外,該法可同時(shí)測(cè)定多種元素,被廣泛用于樣品的快速分析及有色冶煉等行業(yè)爐前分析[14-20]。本研究采用火花源原子發(fā)射光譜法測(cè)定粗銀中的Cu、Au、Pb、Sb、Bi、Se、Te、Pd等元素的含量,快速且準(zhǔn)確度高,可以滿足生產(chǎn)控制需求。
ARL 4460型直讀光譜儀(美國熱電集團(tuán)),CJ0625臺(tái)式車床(山東臨沂金星機(jī)床有限公司),MP-2000氬氣凈化器(美國熱電集團(tuán))。
無水乙醇(AR),氬氣(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為>99.995%)。
儀器工作參數(shù)如表1所示。
表1 儀器工作參數(shù)
2.3.1 試樣制備
將圓柱形試樣夾持在車床上,將下表面進(jìn)行車切平整和拋光,以下表面為分析面,標(biāo)樣和試樣采用一致的方式車切拋光,要求分析面平整,不得有氣孔、夾渣、油污等物理缺陷。用無水乙醇擦拭表面,風(fēng)干。
2.3.2 建立分析方法
利用表1設(shè)定好的儀器工作條件,在儀器出廠時(shí)自帶銀工作曲線基礎(chǔ)上,使用已定值好粗銀控制樣品在火花源發(fā)射光譜儀上連續(xù)激發(fā),測(cè)定粗銀樣品中各雜質(zhì)元素的譜線強(qiáng)度比,以元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo),譜線強(qiáng)度比為縱坐標(biāo)繪制出相應(yīng)元素的工作曲線,并逐條回歸各檢測(cè)元素工作曲線,建立分析方法。
2.3.3 試樣分析
以平整面為上電極,下電極為鎢電極,選擇相應(yīng)的分析程序,激發(fā)試樣,隨同試樣同步分析類型標(biāo)準(zhǔn)化樣品修正工作曲線,根據(jù)相應(yīng)工作曲線計(jì)算測(cè)定元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
元素分析線不同,其檢測(cè)下限和元素間譜線干擾就不同,根據(jù)儀器設(shè)置的條件,選擇了表2所示的被測(cè)定元素的分析線及作內(nèi)標(biāo)的背景線。
通過最佳分析工作條件,可以消除大部分元素譜線干擾,但部分元素間譜線干擾還是存在。本實(shí)驗(yàn)選取如下數(shù)學(xué)模型消除譜線干擾。
表2 分析線和背景線波長
表3 各元素檢測(cè)范圍
表4 1#試樣分析結(jié)果
表5 2#、3#、4#、5#試樣精密度(n=10)
表3 不同分析方法結(jié)果對(duì)照表
式中:C為分析元素校正后含量,%;C0為分析元素校正前含量,%;Ci為干擾元素的含量,%;K為干擾系數(shù)。
標(biāo)樣按照設(shè)置采用最佳分析條件激發(fā)后,依據(jù)分析元素的相對(duì)強(qiáng)度與濃度存在的正相關(guān)關(guān)系,回歸擬合出各元素的工作曲線,曲線可以是一次函數(shù),也可以是二次函數(shù),根據(jù)回歸出的相關(guān)系數(shù)來選擇。通式為:
式中:C為測(cè)定濃度值,%;I為光譜強(qiáng)度值,kcps,A為常數(shù)項(xiàng)。
根據(jù)元素的分析譜線的檢出限,分析標(biāo)樣的低標(biāo)和高標(biāo)選擇與回歸工作曲線因素考慮,確定各元素分析范圍,如表3所示:
選取5個(gè)(1#、2#、3#、4#、5#)粗銀樣品,采用本方法分別測(cè)量10次,其結(jié)果如表4、表5所示。
由表1和表2 可以看出,各試樣各元素的10次測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.09%-11.13%之間,說明此方法的精確度結(jié)果令人滿意。
選取5個(gè)(1#、2#、3#、4#、5#)粗銀樣品,分別用本方法和容量法對(duì)照,結(jié)果如表3所示。
從表3可以看出,本法的測(cè)定值與容量法測(cè)定值的相對(duì)誤差為0%-16.67%,測(cè)試結(jié)果與容量法的結(jié)果基本接近,其結(jié)果令人滿意。
用火花源原子發(fā)射光譜法快速測(cè)定粗銀中八種元素解決了容量法速度慢的、操作繁雜等問題。該方法無需溶解,固體進(jìn)樣,誤差小,檢測(cè)成本低,可以滿足生產(chǎn)控制需求。