電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定錫精礦中8種雜質(zhì)元素

馬 麗

(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(ICP-AES)法測(cè)定錫精礦中8種雜質(zhì)元素

馬 麗

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

應(yīng)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法同時(shí)測(cè)定錫精礦中鈣、鎂、銅、鉛、鋅、砷、銻、鉍8種雜質(zhì)元素。對(duì)錫精礦樣品的分解方法進(jìn)行了合理選擇，并對(duì)測(cè)定時(shí)的元素分析譜線(xiàn)、基體及各測(cè)定元素間干擾情況等進(jìn)行了討論。采用硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸溶樣，鹽酸浸取。基體效應(yīng)較小，各待測(cè)元素之間基本無(wú)干擾。測(cè)定結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法比對(duì)結(jié)果基本一致，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3%～3.3%(n=11)，方法加標(biāo)回收率為96.0%～105%，能滿(mǎn)足實(shí)際工作中準(zhǔn)確、高效地分析錫精礦中雜質(zhì)元素的需要。

雜質(zhì)元素；錫精礦；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；基體干擾

0 前言

錫精礦是錫冶煉工藝中的主要原料，錫精礦除了含主量元素錫外，還含有鈣、鎂、銅、鉛、鋅等多種雜質(zhì)元素，準(zhǔn)確、快速地測(cè)定錫精礦中各雜質(zhì)元素的含量，對(duì)錫產(chǎn)品各工序參數(shù)的控制及整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程的質(zhì)量指標(biāo)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都起著至關(guān)重要的作用[1]。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法[2]和相關(guān)文獻(xiàn)中，對(duì)于錫礦中雜質(zhì)元素分析方法有原子吸收光譜法[3-5]、分光光度法[6]、氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法[7]等，但都不能達(dá)到同時(shí)測(cè)定多種雜質(zhì)元素的目的。本文采用硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸低溫溶解樣品，利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定錫精礦中鈣、鎂、銅、鉛、鋅、砷、銻、鉍8種雜質(zhì)元素的含量，確定了相關(guān)分析條件以及各元素分析譜線(xiàn)，并進(jìn)行了加標(biāo)回收和精密度實(shí)驗(yàn)。方法易操作，準(zhǔn)確度高，能滿(mǎn)足對(duì)錫精礦樣品進(jìn)行快速準(zhǔn)確地批量分析的要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及工作條件

700-ES系列全譜直讀等離子體原子發(fā)射光譜儀(安捷倫科技有限公司)，ICP ExpertTMII操作軟件。

高頻發(fā)生器功率：1.10 kW；霧化氣流量：0.60 L/min；輔助氣流量：1.5 L/min；等離子體氣流量：15 L/min；觀察高度：10 mm；進(jìn)液泵速：15 r/min；穩(wěn)定時(shí)間：20 s；一次讀數(shù)時(shí)間：6 s。

1.2 主要試劑

鈣、鎂、銅、鉛、鋅、砷、鉍單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1 000 mg/L，鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司，銻為500 mg/L)；混合系列標(biāo)準(zhǔn)溶液：用各元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液配制成含鹽酸體積分?jǐn)?shù)為10%的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。

在分析過(guò)程中僅使用確認(rèn)為優(yōu)級(jí)純的試劑和蒸餾水(去離子水)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱(chēng)取0.10 g(精確至0.000 1 g)樣品于200 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入15 mL硝酸、5 mL鹽酸、5 mL氫氟酸、2 mL高氯酸，搖勻。220～240 ℃加熱蒸至溶液約為0.5 mL，加入5 mL鹽酸，用少量水沖洗杯壁，加熱溶解鹽類(lèi)，冷卻，移入50 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。干過(guò)濾后的澄清液為待測(cè)試液1。隨同試樣做空白實(shí)驗(yàn)。分取5 mL干過(guò)濾后的澄清液于50 mL容量瓶中，補(bǔ)加5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻，制得待測(cè)溶液2。根據(jù)樣品中元素含量，按選定的儀器工作條件對(duì)待測(cè)溶液1或2與標(biāo)準(zhǔn)溶液同時(shí)進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶樣方法的選擇

錫精礦樣品組成復(fù)雜，分解困難，采用酸溶解樣品后存在殘?jiān)瑝A熔能徹底分解樣品，但堿基體高不利于低含量元素的測(cè)定。分別采用酸溶法和堿熔法(用過(guò)氧化鈉在銀坩堝中溶解樣品，稀鹽酸浸取，定容并稀釋10倍后測(cè)定)對(duì)云南錫業(yè)股份有限公司提供的兩個(gè)錫精礦樣品1#和2#進(jìn)行分析，其測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 酸溶解和過(guò)氧化鈉熔解測(cè)定結(jié)果對(duì)比Table 1 Comparison of the determination results for the samples which were digested by acid and melt by sodium peroxide /%

由表1可見(jiàn)，對(duì)于含錫量較高(約78%和45%)的難溶錫精礦樣品，酸溶后Sn基本存在于不溶殘?jiān)校現(xiàn)e、Al酸溶不完全。但對(duì)于Ca、Mg、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi的測(cè)定結(jié)果酸溶法和堿熔法基本一致，且酸溶法的檢測(cè)下限更低。

2.2 基體干擾情況和分析譜線(xiàn)的選擇

對(duì)大量錫精礦代表樣品進(jìn)行基體元素含量測(cè)定，考慮高含量基體對(duì)測(cè)定元素的干擾以及各測(cè)定元素間的干擾情況，確定各元素的分析譜線(xiàn)見(jiàn)表2。

表2 分析譜線(xiàn)Table 2 Spectral lines /nm

錫精礦樣品中錫含量雖然高，但從表1中可以看出溶液中Sn的含量比較低，結(jié)合代表樣品基體元素含量進(jìn)行了相關(guān)基體干擾實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，Sn(100 μg/mL)、Fe(1 000μg/mL)、Al(140 μg/mL)基體對(duì)0.5 μg/mL的各待測(cè)元素的測(cè)定基本無(wú)干擾。對(duì)于各分析元素之間的干擾情況為： Ca(500 μg/mL)對(duì)0.5 μg/mL其它待測(cè)元素的測(cè)定基本無(wú)干擾，Mg(100 μg/mL)、Cu(50 μg/mL)、Pb(900 μg/mL)、Zn(150 μg/mL)、As(150 μg/mL)、Sb(200 μg/mL)、Bi(150 μg/mL)均對(duì)其它待測(cè)元素的測(cè)定基本無(wú)干擾。

2.3 線(xiàn)性范圍和檢出限

用5個(gè)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白溶液繪制各待測(cè)元素的工作曲線(xiàn)(待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度范圍均為0～10 μg/mL，各元素相關(guān)系數(shù)均大于0.999)，同時(shí)測(cè)定11份試劑空白溶液，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為檢出限見(jiàn)表3。由表3可以看出，該方法的檢出限較低。

表3 各元素檢出限Table 3 Detection limit for each element /(μg·mL-1)

2.4 精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

按實(shí)驗(yàn)方法對(duì)2#樣品中8種待測(cè)元素進(jìn)行獨(dú)立的11次分析測(cè)定，考察其方法的重現(xiàn)性。并對(duì)2#樣品中Ca和Mg采用“GB/T1819.13—2004火焰原子吸收光譜法“、Cu采用”GB/T1819.14—2006火焰原子吸收光譜法“、Pb采用”GB/T1819.4—2004火焰原子吸收光譜法“、Zn采用”“GB/T1819.8—2004火焰原子吸收光譜法”、As采用“GB/T1819.5—2004蒸餾分離碘滴定法”、Sb采用“GB/T1819.6—2004火焰原子吸收光譜法”、Bi采用“GB/T1819.7—2004火焰原子吸收光譜法”進(jìn)行分析，其對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4結(jié)果可以看出，該方法測(cè)定結(jié)果的精密度較好，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.3%～3.3%。該方法各元素的測(cè)定結(jié)果和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法比對(duì)結(jié)果基本一致，相對(duì)誤差均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許誤差范圍內(nèi)，該方法準(zhǔn)確度較高。

表4 樣品分析及對(duì)比結(jié)果Table 4 Sample analysis and comparison of the analytical results(n=11) /%

2.5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

在2#樣品中加入一定量的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)Table 5 Recovery experiments /%

由表5可見(jiàn)，該方法的加標(biāo)回收率較高，在96.0%～105%。此方法準(zhǔn)確、可行。

3 結(jié)語(yǔ)

采用四酸溶解樣品，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定錫精礦中8種雜質(zhì)元素，流程簡(jiǎn)單快速，易于操作，緊密度高，準(zhǔn)確性好。避免了傳統(tǒng)方法只能單元素單獨(dú)分析，操作繁瑣等缺點(diǎn)，大大提高了分析檢測(cè)的效率，并能滿(mǎn)足實(shí)際工作中批量分析的需要。

[1] 陳永欣,呂澤娥,劉順瓊,等. 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定錫精礦中雜質(zhì)元素[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2008,28(4):20-22.

[2] 全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). GB/T1819—2004 錫精礦化學(xué)分析方法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004.

[3] 蘇愛(ài)萍,施寶芝,張?jiān)?原子吸收光譜法測(cè)定錫精礦中的氧化鈣和氧化鎂[J].云南冶金,(YunnanMetallurgy),2011,40(6):57-61.

[4] 王皓瑩.火試金-原子吸收光譜法測(cè)定錫陽(yáng)極泥中金、銀含量[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):59-61.

[5] 孔凡麗.火焰原子吸收光譜法測(cè)定錫渣中的銦[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):70-72.

[6] 陳林,賀與平. 碘液吸收砷化氫砷銻鉬藍(lán)分光光度法測(cè)定錫精礦中砷[J].云南冶金(YunnanMetallurgy),2011,40(6):50-52,56.

[7] 連小安. 氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測(cè)定錫精礦中的銻和鉍[J].福建冶金(FujianMetallurgy),2011,40(3):36-39.

Determination of Eight Impurity Elements in Tin Concentrate byInductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry(ICP-AES)

MA Li

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628,China)

A new method for determining eight kinds of impurity elements including Ca, Mg, Cu, Pb, Zn, As, Sb, Bi in tin concentrate by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) was reported. A sample digesting method was reasonably selected. Analytical line for each element, matrix and the interference between analyzed elements were discussed. The sample was digested by nitric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid and perchloric acid. For this method, matrix effect is small, and there are almost no interference between each analyzed element. The results were in good agreement with those obtained by national standard method. The results were satisfactory with the relative standard deviations in the range of 1.3%-3.3%(n=11) and the recovery rates in the range of 96.0%-105%. This method can meet the requirement for accurate and efficient analysis of impurity elements in tin concentrates in real work.

impurity elements; tin concentrate; inductively coupled plasma atomic emission spectrometry; matrix interference

2016-01-11

2016-01-29

馬麗，女，工程師，主要從事礦石及有色金屬中雜項(xiàng)元素的分析測(cè)試研究。E-mail:mary791012@163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.03.009

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)03-0039-04