電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）測定銅渣精礦中雜質含量

韓曉

（北京礦冶研究總院，北京，102628）

電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）測定銅渣精礦中雜質含量

韓曉

（北京礦冶研究總院，北京，102628）

采用電感耦合等離子體發射光譜法測定了銅渣精礦中砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂的量。其測定范圍：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%。經加標回收實驗，各元素的加標回收率為92%～104%（n＝3），相對標準偏差（RSD）小于5%（n＝11）。方法準確快速可靠，適用于銅渣精礦中砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂量的同時測定.

銅渣精礦；電感耦合等離子體發射光譜法；雜質元素

0 前言

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

1 實驗部分

1.1 主要試劑

待測元素的標準溶液均按國家標準物質研究中心的標準溶液配制方法配制；砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂混合標準溶液為100μg/mL；在分析中僅使用確認為優級純的試劑；實驗用水為一級水。

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）。

1.3 實驗方法

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，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。澄清或干過濾。隨同試料做空白實驗。

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，測定各元素的含量。

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，移取混合標準溶液，根據各元素的測定范圍，按表2配制標準溶液，以水定容搖勻。

表2 工作曲線Table 2 Standard curve

2 結果與討論

2.1 儀器參數的選擇

對實驗所用儀器的幾個重要參數進行正交實驗，綜合分析電感耦合等離子體光譜儀的優化程序，考察了射頻發生器功率、霧化氣流量、輔助氣流量、等離子體氣流量、進液泵速、觀測高度等對被測元素譜線發射強度的影響，選擇了實驗中最佳儀器測量參數，如表3。

2.2 被測元素的譜線選擇

經過實際樣品實驗，選擇表4中的數據作為各元素測定波長。選擇合適的扣背景位置，所選用的分析線基本無光譜干擾。

2.3 檢出限和測定下限

測定11次試劑空白溶液，計算標準偏差，以3倍的標準偏差為檢出限，5倍的檢出限為測定下限，結果見表5。由表5中數據可見，各元素的檢出限均能滿足方法中的最低濃度測定的要求。

表3 儀器測量參數Table 3 Instrument operation parameters

表4 測定元素波長選擇Table 4 Selected spectral lines for each element

2.4 儀器短時穩定性

被測元素最大質量濃度（10.0μg/mL）溶液連續測定6次，其發射光絕對強度的相對標準偏差表示儀器短時穩定性，見表6。

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

表6數據表明，各被測元素發射光絕對強度的相對標準偏差均小于通常要求的1%。

表6 儀器短時穩定性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雜，實驗采用一次溶樣，用電感耦合等離子體原子發射光譜法對其中6種成分進行同時測定，其中包括As，Sb等在樣品處理過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驗成功的關鍵。為此實驗了3種樣品預處理方案：

（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樣品溶解后，采用ICPAES法測定樣品，其測定結果見表7。

表7 不同樣品分解方法的測定結果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，又不會對被測元素造成損失。

2.6 酸濃度對測定結果的影響

以硝酸（15mL）＋鹽酸（5mL）＋氫氟酸（5mL）＋高氯酸（2mL）混合酸溶解試樣，用王水作介質進行測定。考察了王水濃度對被測元素的影響。取質量濃度為1.00μg/mL的砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂溶液，實驗了王水體積分數分別為1.0%，5.0%，10.0%，15.0%時對元素測定的影響。結果見表8。

表8 酸濃度對測定結果的影響Table 8 Effects of acidity on measurement results /（μg·mL－1）

實驗表明，王水體積分數為1%，5.0%，10%，15%時對各元素的測定基本無影響，實驗選擇王水（5%）作為測定介質。

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的系列標準溶液中，加入不同含量的銅基體溶液，測定各分析元素的結果見表9。

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

從表9看出，銅基體對所選譜線的待測元素的測定基本沒有干擾。

2.7.2 鐵基體的干擾

在含有1.00μg/mL As，Sb，Bi，Pb，Zn，Mg的系列標準溶液中，加入不同含量的鐵基體溶液，測定所分析元素的結果見表10。

從表10看出，鐵基體基本對待測元素沒有干擾。

2.7.3 銅、鐵混合基體的干擾

在含有1.00μg/mL As，Sb，Bi，Pb，Zn，Mg的系列標準溶液中，加入不同含量的銅、鐵混合基體，對分析元素進行測定，結果見表11。

表10 鐵基體對測定元素的影響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待測元素基本沒有干擾。

另外，對實際銅渣精礦試樣中可能存在的元素對被測元素的測定干擾情況進行了考察。結果表明，在允許誤差范圍內，分別測定1.00μg/mL的砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂時，5倍量的其它共存元素不干擾測定。按所選波長，測定6種元素，各元素間無相互干擾。

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

2.8 方法精密度實驗

取3個銅渣精礦樣品（ZJ-1，ZJ-2，ZJ-3，紫金銅業公司提供）；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定11次，得到11個測定值，計算其平均值及標準偏差，結果見表12。

2.9 方法準確度實驗

對紫金銅業1＃樣品，按照實驗方法進行加標回收實驗，試樣加標回收實驗結果見表13。

表12 方法精密度試驗結果Table 12 Precision tests of the method（n＝11） /%

表13 試樣加標回收實驗Table 13 Recovery tests of the method/%

3 結論

實驗結果表明：采用硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸分解樣品，ICP-AES法測定銅渣精礦中的砷、銻、鉍、鉛、鋅、鎂6種元素，方法操作簡單，流程短，干擾少，具有較好的精密度和準確度，能夠滿足銅渣精礦雜質元素含量的測定要求。

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

［2］程健 .電感耦合等離子體發射光譜法測定鋅精礦及鋅培砂中10種雜質元素［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射光譜法（ICP-AES）技術的應用進展［J］.中國無機分析化學（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射光譜法（ICP-AES）測定無定形硼粉中的鎂［J］.中國無機分析化學（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（2011YQ14014711）資助

韓曉，女，工程師，主要從事地礦和冶金樣品的無機元素的分析檢測研究。E-mail：404864354＠qq.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.02.007