電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定銅原礦和尾礦中的多元素

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(ICP-AES)法測定銅原礦和尾礦中的多元素

韓 曉

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

采用鹽酸+硝酸+氫氟酸+高氯酸溶解試樣，通過樣品酸濃度條件、分解條件、共存元素干擾等實驗,建立了電感耦合等離子體原子發射光譜法測定銅原礦和尾礦中的銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鎘、鎂和錳含量的方法。測定范圍：ω(Cu)：0.010%～2.50%，ω(Pb)：0.005%～1.00%，ω(Zn)：0.005%～1.50%，ω(Ni)：0.005%～0.05%，ω(Co)：0.005%～0.05%，ω(Cd)：0.005%～0.015%，ω(Mg)：0.010%～8.00%，ω(Mn)：0.005%～0.50%。經加標回收實驗，各元素的加標回收率為86%～103%(n=3)，方法準確、可靠，適用于銅原礦和尾礦的銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鎘、鎂和錳量的同時測定。

銅原礦和尾礦；電感耦合等離子體原子發射光譜法；雜質元素

0 前言

銅原礦是指從銅礦中直接采出的礦石，銅的平均品位不是很高，大多在百分之幾左右。銅尾礦是由礦石經粉碎，精選后所剩下的細粉砂粒組成。大量的尾礦堆積帶來了嚴重的環境污染和資源浪費。由于礦產資源的日漸枯竭，尾礦作為二次資源，受到世界各國的重視。目前我國國家或行業標準中銅精礦有相應的化學分析方法[1]標準，但銅原礦和尾礦方面還是一個空白。因此研究相應的銅原礦和尾礦化學分析方法，對促進保護環境和資源的綜合利用具有重要的意義。本文采用一次溶樣，通過樣品酸度條件、分解條件、共存元素干擾實驗等,建立了電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法[2-4]同時測定銅原礦和尾礦中銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鎘、鎂和錳量的方法，完全能夠滿足銅原礦和尾礦的日常檢驗工作。

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方法配制；銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鎘、鎂和錳混合標準溶液為50 μg/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型電感耦合等離子體原子發射光譜儀(美國安捷倫科技公司)。

1.3 實驗方法

稱取約0.25 g(精確至0.000 1 g)試樣置于300 mL聚四氟乙稀燒杯中，用少量水潤濕，加入10 mL鹽酸，低溫加熱約10 min，取下稍冷，依次加入10 mL硝酸、10 mL氫氟酸、5 mL高氯酸，蓋上聚四氟乙烯表面皿，加熱至微沸，并保持微沸約45 min，稍冷后用少許水吹洗表皿及杯壁，蓋上表皿繼續加熱至樣品溶解完全，并蒸至近干，取下稍冷。少量水沖洗表皿及杯壁，加入5 mL硝酸，加熱至鹽類溶解完全，取下冷卻。溶液移入50 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。按表1分取試液，置于100 mL容量瓶中，加入5 mL硝酸，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 The extracted volume of test solution

1.4 工作曲線的繪制

移取0、0.50、1.00、2.00、10.00、20.00 mL混合標準溶液(50 μg/mL)于一組100 mL容量瓶中，加入5 mL硝酸，用水稀釋至刻度，混勻。見表2。

表2 工作曲線Table 2 Working curves

2 實驗結果與討論

2.1 譜線的選擇

譜線的選擇與待測樣品中所含元素及含量有很大的關系，銅原礦和尾礦中以硅、鐵、鋁、堿金屬、堿土金屬為主，其它元素含量較低，因此選擇受主要元素干擾小的譜線作為分析線，依據加標回收率實驗，最后選定譜線，見表3。

表3 元素譜線Table 3 Element spectral line

2.2 儀器參數的優化

所選定的測定譜線，同等濃度下鉛和鋅的發射強度最小，因此儀器參數優化時以獲得較優的鉛鋅靈敏度及穩定性為判斷依據，最終儀器條件確立如表4所示。

表4 推薦儀器參數Table 4 Recommended instrument parameters

2.3 試樣的分解方式

分別用鹽酸-硝酸-高氯酸-氫氟酸四酸體系、鹽酸-硝酸體系兩種方式處理樣品。采用鹽酸-硝酸體系，樣品尤其是尾礦會有大量的SiO2不溶物，且部分元素溶出不完全。采用四酸體系，多數樣品溶解完全，有個別樣品會出現極少量的不溶物，將不溶物經堿熔分解后測定，待測元素含量極低，可以忽略。因此實驗采用四酸體系溶解樣品。

2.4 方法的檢出限

以11次空白溶液濃度標準偏差的3倍所對應的濃度作為檢出限。方法檢出限如表5所示。

表5 方法檢出限Table 5 Methoddetection limit(n=11) /(mg·L-1)

2.5 干擾及消除

銅原礦和尾礦中主要存在元素有Cu、Pb、Zn、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Mn、Ti及少量的Ni、Co、Cd等。配制濃度為1 mg/L的單元素標準溶液，通過在標準溶液中加入一定量的基體元素進行干擾實驗，各待測元素濃度測定結果(已扣除基體空白)見表6和表7。

表6 單元素干擾實驗測定結果Table 6 Results of interference experiments for single element /(mg·L-1)

表7 混合離子干擾實驗測定結果Table 7 Results of mixed ion interference experiments /(mg·L-1)

表6、7結果表明：在上述離子加入量的條件下，共存離子對測定元素干擾在±5%的允許誤差范圍內。

2.6 精密度實驗

分別對一系列樣品做精密度實驗，其中1#、2#、4#樣品分別是北礦4#、5#、9#原礦；5#樣品是阿舍勒鋅硫分離尾礦；7#樣品是金銅礦原礦；8#樣品是琿春尾礦；9#樣品是琿春原礦；10#樣品是安銅原礦；11#樣品冬瓜山原礦；12#樣品是鳳礦尾礦；13#、14#、15#、16#樣品分別對應富冶2#、3#、5#、6#原礦。其中準確稱取0.250 0 g 15#樣品，準確加入0.05 mg鎳(溶液形式)，合成樣品A；準確稱取0.250 0 g 16#樣品，準確加入0.10 mg鎳(溶液形式)，合成樣品B。

分別對上述不同含量的銅原礦尾礦樣品進行了11次獨立測定，樣品編號及測定結果見表8。

采用格拉布斯檢驗方法，查表，n=11，a=0.05時舍棄界限為2.355，由以上分析可知，不同樣品檢測11次分析數據無異常值，表明該方法重現性較好，精密度較高。

2.7 加標回收實驗

選取試樣，加入一定量的標準溶液，按照實驗方法處理樣品，進行加標回收實驗，分析結果見表9。

由表9可見，加標回收率介于86%～103%，表明該方法的準確度較好。

表8 精密度實驗結果Table 8 Results of precision tests(n=11) /%

表9 加標回收實驗分析結果Table 9 Result analysis for recovery tests

3 結語

由以上實驗結果可以看出，電感耦合等離子體原子發射光譜法測定銅原礦和尾礦中的銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鎘、鎂和錳量是可行的，方法準確度較高，精密度好，能滿足測定需求。

[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] 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(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(4):15-18.

[3] 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(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2012,2(2):49-51.

[4] 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(MetallurgicalAnalysis),2007,27(11):65-68.

Determination of Multi-elements in Copper Ore and TailingConcentrate by Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry

HAN Xiao

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628,China)

A new method for the determination of copper, lead, zinc, nickel, cobalt, cadmium, magnesium and manganese content in copper ore and tailing concentrate by inductively coupled plasma emission spectrometry was established. In this method, samples were digested in HCl-HNO3-HF-HClO4solution. The optimized acid concentration, digesting condition, and interference of co-existing element were experimentally studied. The concentration ranges that can be analyzed for the elements were following:ω(Cu)：0.010%-2.50%，ω(Pb)：0.005%-1.00%，ω(Zn): 0.005%-1.50%，ω(Ni): 0.005%-0.05%，ω(Co)：0.005%-0.05%，ω(Cd)：0.005%-0.015%，ω(Mg)：0.010%-8.00%，ω(Mn): 0.005%-0.50%. By spike recoveries experiments, the recoveries were found as 83%-103%(n=3). This method is accurate and reliable and suitable for the determination of copper, lead, zinc, nickel, cobalt, cadmium, magnesium and manganese content in copper ore and tailing concentrate in the same time.

copper ore and tailing concentrate; inductively coupled plasma emission spectrometry; multi-elements

2016-02-15

2016-04-21

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

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.03.006

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)03-0027-05