銅、鈷、鎳生產的化驗技術初探

胡續一 劉磊（江西銅業集團 貴溪冶煉廠 江西省 貴溪市 335424)

一、前言

國內外相關文獻報道中，主要采用陽極溶出伏安法對銅進行測定、化驗，而鈷、鎳主要選取吸附溶出伏安法。本文通過在氨-氯化銨緩沖溶液中建立一個鋅試劑-丁二酮肟體系，以此在相應的實驗儀器參數、條件下，采用差分脈沖吸附溶出伏安法對銅、鈷、鎳進行測定、化驗。

二、差分脈沖吸附溶出伏安法測定、化驗銅、鈷、鎳

1.銅、鈷、鎳生產的化驗實驗儀器、試劑

(1)實驗儀器

主要包括：①三電極系統：將飽和甘汞電極作為參比電極，將玻碳電極作工作電極或者輔助電極；②原子型1810a摩爾超純水機（由上海摩勒科技儀器有限公司生產制造）；③PB203-N電子天平（由上海梅特勒-托利多儀器有限公司生產制造）；④E-201-C型pH復合電極（上海精科雷磁）；⑤PHS-25型pH計（上海精科雷磁）；⑥Optima5300ICP-AES（Perkin Elmer公司）。

(2)實驗試劑

主要包括：亞硫酸鈉溶液（20.0g/L）、氨-氯化銨緩沖溶液（48mL濃氨水，PH=9.50,500mL，70.000g氯化銨）、鋅試劑的乙醇溶液（500mL，0.220g/L）、丁二酮肟的乙醇溶液（500mL，0.220g/L）以及硝酸鋅（250mL，65.000g/L）鎳、鈷以及銅的標準儲備液(250mL,1.00g/L)。

2.實驗方法

將適量的銅、鈷、鎳的標準溶液、0.50mL亞硫酸鈉、0.15mL丁二酮肟、3.00mL鋅試劑、10.0mL氨-氯化銨緩沖溶液以及1.00mL鋅電解液加入25mL容量瓶中，對其進行稀釋處理，稀釋至刻度位置，揺均之后將其置于小燒杯中，儲存于25℃室溫中，放置時間為10min，當氧氣反應結束之后，選用陰極差分脈沖伏安法進行掃描，在-0.65V時記錄銅的峰電流，在-0.92V時記錄鈷的峰電流，在-1.06V時記錄鎳的峰電流。每一個試樣分別重復掃描4次，然后取每一個試樣在第4次掃描完成之后的伏安曲線。

實驗儀器的參數，主要包括：①靜置時間（100s）；②脈沖周期（0.2s）；③脈沖寬度（0.06s）；④掃描范圍（0-1.2V）。

3.實驗結果分析

(1)掃描時間間隔

掃描時間間隔，實質上就是兩次重復掃描在時間上的間隔。掃描儀器在運行過程中，會對工作電極施加初始電壓，若是連續兩次掃描時的時間間隔比較短，那么前一次掃描產生的法拉第電流就會對第二次掃描的結果造成影響，導致重現性差。由實驗結果可知，靜止時間在超過100s的時候，連續兩次掃描基本上處于一個重合狀態，所以應當將連續兩次掃描的時間間隔設定為100s。

(2)合理選擇鋅試劑加入量

根據上述實驗方法，對鋅試劑的加入量進行相應的設定，將其設定為1.00mL、3.00mL、5.00mL，然后選取陰極差分脈沖伏安法進行掃描處理，記錄銅的峰電流、鈷的峰電流以及鎳的峰電流，如表1所示。

表1 不同鋅試劑加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響

由表1可知，鋅試劑加入量為3.00mL的時候，銅、鈷、鎳三個元素的析出電位處于一個穩定的狀況，而且峰電流的大小適中，峰形比較好。所以，在本次實驗過程中，應當選取3.00mL鋅試劑加入量。如圖1所示，不同鋅試劑加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響。

圖1 鋅試劑加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響示意圖（1-4）：0,1,3, 5mL

(3)合理選擇丁二酮肟加入量

根據上述實驗方法對丁二酮肟的加入量進行相應的設定，將其設定為0.15mL、0.50mL、0.70mL，然后選取陰極差分脈沖伏安法進行掃描處理，記錄銅的峰電流、鈷的峰電流以及鎳的峰電流，如表2所示。

表2 不同丁二酮肟加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響

由表2可知，加入量為0.15mL的時候，銅、鈷、鎳三個元素的析出電位處于一個穩定的狀況，而且峰電流的大小適中，峰形比較好。加入量為0.70mL的時候，銅、鈷、鎳三個元素的析出電位不夠穩定，銅、鈷的峰電流較低，而鎳的峰電流較高，鋒形比較差。所以，在本次實驗過程中，應當選取0.15mL丁二酮肟加入量。如圖2所示，不同鋅試劑加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響。

圖2 丁二酮肟加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響示意圖（1-4）：0,0.15,0.5,0.7mL

(4)合理選擇亞硫酸鈉加入量

在已經除去溶液的溶解氧中應用亞硫酸鈉，當亞硫酸鈉加入量為0.50mL的時候，不僅能夠有效的將溶液中含有的氧去除，還能夠確保銅、鈷、鎳的峰電流處于一個較高的水平，保持良好的峰形。除此之外，在溫度處于25℃的時候，需要將溶液放置10min，只有這樣才能夠將溶解氧徹底消除，如圖3所示。

圖3 亞硫酸鈉去除待測液中氧氣的加入量關系（1-4）：2,6,8,10min

(5)測定樣品

按照上述實驗方法，采取ICP-AES光譜儀進行測定，主要在于ICP-AES光譜儀具有效率高、準確性強等特點；由標準工作曲線中獲取銅、鈷、鎳含量，結果見表3。與相關研究結果基本吻合。

表3 樣品測定結果

三、結語

就目前來看，采用伏安法同時對多種金屬離子進行分析、測定的相關文獻報道比較多，主要包括：差分脈沖陽極與吸附溶出伏安法、方波陽極與吸附溶出伏安法、2.5次微分溶出伏安法、陽極溶出伏安法、導數陽極溶出伏安法、微波消解-溶出伏安法；運用這些方法化驗、測定銅、鈷、鎳。這在很大程度上提升了銅、鈷、鎳的檢測、化驗靈敏度。

[1]沈芳.鋅電解液中銅鈷鎳的電化學分析方法研究[D].中南大學,2012.

[2]萬建新.有機磷酸類萃取劑對銅鈷鎳的固液萃取研究[D].西北師范大學,2009.