堿熔-電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定重晶石中的鉛

李 穎

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

堿熔-電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定重晶石中的鉛

李 穎

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

研究了電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定重晶石中的Pb，建立了K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑熔融分解樣品，同時以HCl為介質酸化溶解沉淀的方法。同時對比了熔融試劑和熔融時間兩個因素的影響，結果表明混合熔劑高溫熔融10 min就能將重晶石中的Pb釋放出來，Pb的檢出限為0.033g/mL，相對標準偏差(RSD，n=7)為0.80%～4.0%，加標回收率在93.55%～107.5%，測定范圍是0.10%～10.0%。方法熔樣迅速、操作簡單，并且能夠準確測定重晶石中的鉛量，對選礦、冶煉實驗有一定的指導意義。

堿熔；電感耦合等離子體原子發射光譜法；重晶石；鉛量

0 前言

重晶石作為一種重要的礦產品，硫酸鋇是其中的主要成分。隨著它在各領域應用范圍的增加，它在市場上的地位也得到了不斷提升。然而，重晶石中除了BaSO4以外，還含有多種有害金屬元素，如Pb、Cd、Hg等，它們對重晶石礦石質量品級的評定有一定的影響。目前，已有文獻報道了火焰原子吸收光譜法以及X射線熒光光譜法對重晶石中雜質元素的檢測[1-2]，但原子吸收光譜法一次只能測定一種元素，分析所用的時間比較長，并且共存離子還會對檢測造成干擾[3]；而X射線熒光光譜法需要嚴格的基體匹配，也具有一定的缺陷性[4]。電感耦合等離子體原子發射光譜法不僅具有寬的測定范圍，而且穩定性和靈敏度較高，同時分析效率高、速度快，目前已得到了廣泛的應用[5]。盡管已有文獻報道了電感耦合等離子體原子發射光譜法測定重晶石中的雜質元素[6-7]，但相比之下，本文作了一定的改進，由于Na2O2既是強堿又是強氧化劑，腐蝕性強，而本研究所用的K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑減緩了氧化的劇烈程度，比單一的Na2O2更加溫和，對坩堝的腐蝕性更小，能延長坩堝的使用壽命，同時也將反應時間縮短至10 min。實驗表明，Pb的相對標準偏差為0.80%～4.0%，加標回收率在93.55%～107.5%，說明該方法準確、可靠。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

實驗所用試劑HCl為優級純，所用水為去離子水。

實驗所用BaCl2、Na2O2、Na2CO3、K2CO3、Na2B4O7均為分析純，由國藥集團化學試劑有限公司提供。

所用儀器700ES系列電感耦合等離子體原子發射光譜儀(美國安捷倫科技公司)，儀器測定參數如表1所示。

表1 儀器測量參數Table 1 Measurement parameters of the instrument

1.2 實驗方法

準確稱取0.200 0 g試樣，置于已鋪滿碳酸鉀、碳酸鈉和硼酸鈉混合熔劑的剛玉坩堝中，然后再加入混合熔劑覆蓋樣品，放入溫度已升至700 ℃的馬弗爐中，高溫熔融10 min。然后，將坩堝取出，冷卻一段時間后轉入玻璃燒杯中，加入少量去離子水，5 mL BaCl2(100 g/L)溶液，同時加入25 mL鹽酸。將燒杯放至電熱板上加熱一段時間后取出坩堝，將溶液繼續放在電熱板上加熱至微沸，取下冷卻后，移入100 mL容量瓶中，用水定容至刻度，混勻。移取10 mL上層清液于100 mL容量瓶中進行稀釋，加入7.5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，定容搖勻。用ICP-AES測定溶液中Pb的含量。并隨同試料做空白實驗。

2 結果與討論

2.1 樣品分解方法的選擇

由于重晶石用常規的四酸酸溶法難以徹底消解，根據已有文獻報道，采用Na2O2堿熔法能使礦樣溶解完全，將其中所含的Pb完全釋放出來，而且文中還將堿熔法對標準參考樣品測得的值與其參考值作了對比，發現兩組數據基本一致[6]。因此，實驗采用HCl-HNO3-HClO4-HF混酸、Na2O2、K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑熔融分解試樣，用ICP-AES法檢測樣品中Pb的含量。結果見表2，可以發現，酸溶法的測定結果明顯偏低(試樣沒有完全溶解)，Na2O2和K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑的堿熔結果沒有明顯差別，均高于四酸溶解的分析值。但是Na2O2是具有強腐蝕性的堿性熔劑，實驗選擇較為溫和的K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑來分解樣品。

表2 試樣分解方法的選擇Table 2 The selection of sample decomposition methods /%

2.2 熔融時間的選擇

選擇更為溫和的K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑來分解樣品，同時比較了熔融時間為10 min和30 min的測定結果，見表3?？梢?，熔融時間對測試結果的影響不大，故實驗選擇試樣分解時間為10 min。

2.3 被測元素的譜線選擇

選擇強度較強，干擾較少的Pb 220.3 nm譜線作為測定波長。選擇合適的扣背景位置，所選用的分析線基本無光譜干擾。

表3 不同試樣分解時間的Pb量比較Table 3 Comparison of the lead contents analyzed with different decomposition times /%

2.4 檢出限和測定下限

將試劑的空白溶液連續測定11次，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，結果發現Pb的檢出限為0.033g/mL，檢出下限為0.165g/mL ，表明Pb元素的測定下限能滿足試樣的最低濃度要求。

2.5 儀器短時穩定性

連續測定被測元素最大質量濃度溶液6次，其發射光絕對強度的相對標準偏差顯示出儀器短時穩定性，Pb元素發射光絕對強度的相對標準偏為0.0116%。表明待測元素發射光絕對強度的相對標準偏差小于實驗通常所要求的1%。

2.6 精密度實驗

取6個水平的重晶石樣品(1#、2#、3#、4#、5#、6#)，按實驗方法分別測定7次，得到7個測定值，計算其平均值及標準偏差，結果見表4，所得到的各個水平元素的相對標準偏差(RSD)均小于5%。

表4 Pb的方法精密度實驗結果Table 4 Precision experiment results of the lead determination method /%

2.7 準確度實驗

為了進一步驗證實驗方法的準確性，對6個水平的樣品，通過加標回收實驗，分析結果及加標回收率結果見表5，結果顯示它們的加標回收率在93.55%～107.5%，表明實驗方法準確、可靠。

3 結論

采用K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑處理試料，并建立了電感耦合等離子體原子發射光譜法測定重晶石中的Pb的方法。通過對熔融試劑和熔融時間的對比發現，K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑比單一的Na2O2更加溫和，且更不易腐蝕坩堝，此外，熔融時間為10 min時也能將重晶石中的鉛分解出來。通過精密度實驗和準確度實驗發現，Pb的相對標準偏差為0.80%～4.0%，加標回收率在93.55%～107.5%，說明方法準確、可靠，能很好地滿足分析要求。

表5 Pb的方法準確度實驗Table 5 Accuracy test results of the lead determination method

[1] 韋小玲,黃玉龍,賀大鵬,等. 微波消解樣品-火焰原子吸收光譜法測定重晶石中鉛[J].理化檢驗(化學分冊)(PhysicalTestingandChemicalAnalysispartB(ChemicalAnalysis)),2006,44(12):1199-1203.

[2] 仵利萍,劉衛.X射線熒光光譜法測定重晶石中主次量元素[J].巖礦測試(RockandMineralAnalysis), 2011,30(2):217-221.

[3] 張光華.火焰原子吸收光譜法測定銅原尾礦中的鉛[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):39-42.

[4] 李穎,馮秀梅,陸筱彬,等.X-射線熒光光譜法測定鋅鋁銅合金中的鋁、銅、鐵、硅、鎳、鉛和鎘[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(4):69-73.

[5] 阮桂色.電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)技術的應用進展[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(4):15-18.

[6] 陳永欣,劉順瓊,劉國文.ICP-AES法測定重晶石中的有害金屬[J].現代儀器(ModernInstrumens), 2007(6):86-87.

[7] 崔德松.電感耦合等離子體發射光譜法測定重晶石中Cu、Pb、Zn[J].計量與測試技術(Metrology&MeasurementTechnique), 2009,36(11):12-14.

Determination of Lead in Barite by Alkali Fusion-InductivelyCoupled Plasma Atomic Emission Spectrometry(ICP-AES)

LI Ying

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628,China)

In this paper, we conducted a research on the method for the determination of lead in barite by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, and established a sample decomposition method in which K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7was used toflux samples and HCl was used as a medium to acidify and dissolve the precipitation. In addition, the influences of the molten reagent and melting time were studied. The results showed that Pb could be released from barite in 10 min by means of high-temperature melting with the mixed flux. It revealed that the detection limit of Pb was 0.033g/mL, the relative standard deviation (RSD,n=7) was among 0.80%-4.0%, and the recovery rate was between 93.55% and 107.5%, the range of measurement was within 0.10%-10.0%. The sample pretreatment method reported in this paper was quick and easy to use and could accurately detect the Pb content in barite. Furthermore, it can also provide some guidance for beneficiation and smelting experiments.

alkali fusion; inductively coupled plasma atomic emission spectrometry; barite; lead content

2016-01-20

2016-04-15

李穎，女，助理工程師，主要從事礦石和冶金樣品中重金屬元素的分析檢測研究。Email：lixintong_0105@163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.03.010

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)03-0043-04