電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP－AES）測定鋅精礦中雜質元素含量

阮桂色

（北京礦冶研究總院，北京100160）

0 前言

作為鋅的生產大國和消費大國，我國對鋅的需求量不斷增加，而我國礦產品資源的日益匱乏，進口鋅精礦日益增多。近年來，隨著原料鋅精礦的來源多樣化，快速、準確地測定鋅精礦中雜質元素的含量，對鋅產品各工序工藝參數的控制起著至關重要的作用。

目前，鋅精礦中雜質元素的檢測標準，是采用每個項目分別測定，操作繁瑣，檢驗周期長［1－3］。采用一次溶樣，通過分析線、樣品分解條件、酸度條件等的選擇，共存元素干擾實驗等，建立了用電感耦合等離子體原子發射光譜法對其中多種雜質元素進行同時測定。該方法加標回收率為95%～104%，相對標準偏差小于0.05%。該操作簡便，節省了人力、物力，縮短了檢驗周期。能夠滿足鋅精礦中雜質元素的日常檢驗工作。

1 實驗部分

1.1 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［4］；Ca，Mg，Cu，Pb，Fe，As，Cd，Sb混合標準溶液的濃度為100μg／mL；鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸均為優級純；實驗用水為二次去離子水。

1.2 儀器

電感耦合等離子體原子發射光譜儀IRIS IntripidⅡXDL（美國賽默飛世爾科技）。儀器工作參數見表1。

表1 儀器工作參數

1.3 實驗方法

稱取0.100 0g試料，置于聚四氟乙烯燒杯中，加入15mL硝酸，低溫加熱溶解10～20min，加5mL鹽酸，2mL氫氟酸，1mL高氯酸，低溫加熱冒白煙至濕鹽狀，取下燒杯稍冷，加15mL鹽酸，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。移取適量試液于100mL容量瓶，加入5mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。根據試樣中各元素的含量選擇原液或稀釋液，用ICP－AES測定各元素的含量。隨同試料做空白實驗。

1.4 工作曲線的配制

分別移取0，0.50，1.00，5.00，10.00mL混合標準溶液于一組100mL的容量瓶中，加入5mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。此標準系列溶液中Ca，Mg，Fe，Cu，Pb，Cd，As，Sb含量及相關系數見表2。

表2 標準溶液和相關系數

由表2可見，各元素工作曲線的相關系數均大于0.999 9，能夠滿足分析的要求。

2 結果與討論

2.1 被測元素的譜線選擇

經 過 實 驗，選 擇 As 193.7（189.0）nm，Ca 317.9nm，Cd 226.5nm，Cu 324.7nm，Fe 259.9（238.2）nm，Mg 285.2nm，Pb 220.3nm，Sb 206.8nm分別作為 As，Ca，Cd，Cu，Fe，Mg，Pb，Sb的測定波長。選擇合適的扣背景位置，所選用的分析線基本無光譜干擾。

2.2 試樣分解方法的選擇

由于鋅精礦樣品組成較為復雜，本實驗擬采用一次溶樣，用電感耦合等離子體原子發射光譜法對其中8種雜質元素進行同時測定，包括As，Sb等在樣品處理過程中易造成損失的元素，因此樣品分解方法的選擇是本實驗能否準確測定這些元素的關鍵。為此我們實驗了以下幾種樣品處理方案：

方案一：15mL硝酸＋5mL鹽酸溶解樣品

方案二：15mL鹽酸低溫加熱溶解10～20min，加5mL硝酸，2mL氫氟酸，1mL高氯酸，低溫加熱溶解樣品

方案三：15mL硝酸低溫加熱溶解10～20min，加5mL鹽酸，2mL氫氟酸，1mL高氯酸，低溫加熱溶解樣品

三種分解樣品方法對樣品的測定結果見表3，對比處理結果見表4。

表3 不同樣品分解方法的測定結果

表4 三種分解樣品方法結果對比

由表3、表4可以看出，采用方案1溶解樣品，方法中未加氫氟酸除硅，樣品沒能完全打開，導致Fe，Ca，Mg的含量偏低；而采用方案2處理樣品時，As，Sb的損失較大；文中采用方案3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。

2.3 酸度的影響

試料以硝酸＋鹽酸＋氫氟酸＋高氯酸混合酸溶解，用鹽酸浸取進行測定。考察了鹽酸酸度對被測元素譜線強度的影響。取質量濃度為1.00μg／mL的Cd，Ca、Mg，Fe，As，Sb，Ag，Fe，Pb溶液，實驗了鹽酸體積分數5.0%，10.0%，15.0%，20.0%時對其測定的影響。結果見表5。

表5 酸度對測定結果的影響 ／（μg·mL－1）

實驗表明，鹽酸體積分數5%，10.0%，15%，20%時對各元素的測定基本無影響，實驗選擇體積分數5% 鹽酸作為測定介質。

2.4 共存元素的影響

2.4.1 鋅基體的干擾實驗

實驗考察了鋅基體對被測元素譜線強度的影響。取質量濃度為1.00μg／mL的Cd，Ca，Mg，Fe，As，Sb，Cu，Pb溶液，加入鋅基體60mg／100mL，考察其對上述8種雜質元素測定的影響。結果見表6。

表6 Zn基體對測定結果的影響 ／（μg·mL－1）

2.4.2 鐵的干擾實驗

實驗考察了鐵對被測元素譜線強度的影響。取質量濃度為1.00μg／mL 的 Cd，Ca，Mg，As，Sb，Pb，Cu溶液，加入Fe 23mg／100mL，考察其對上述7種雜質元素測定的影響。結果見表7。

表7 Fe對測定結果的影響 ／（μg·mL－1）

另外，實驗對實際鋅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±5%的允許誤差范圍內，分別測定1.00μg／mL的Cd，Ca，Mg，As，Sb，Pb，Cu，Fe時，5倍量的其它共存元素不干擾測定。2.5 方法精密度實驗

按實驗方法對實際樣品分別測定11次，得到11個測定值，計算其平均值及相對標準偏差，結果見表8。

表8 方法的精密度實驗（n＝11） ／%

表8的結果可以看出，方法的相對標準偏差（RSD）為0.27%～4.7%。

2.6 方法準確度實驗

對1＃樣品，采用實驗方法進行分析，試樣分析結果及試樣加標回收實驗結果見表9。

表9 試樣加標回收實驗（n＝3） ／（μg·mL－1）

續表9

表9的結果顯示，各待測元素的加標回收率在95%～104%，可見方法結果準確可靠。

另外，采用鋅精礦標準樣品（GBW07168），按照實驗方法進行分析，考察方法的準確度，結果見表10。

表10 標準物質的測定結果

3 結語

實驗結果表明：實驗采用硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸分解樣品，ICP－AES法測定鋅精礦中的Fe，Cu，Pb，Cd，Ca，Mg，As，Sb八種元素，方法操作簡單，流程短，干擾少，具有較好的精密度和準確度，能夠滿足鋅精礦中上述元素含量的測定要求。

［1］馬麗 .電感耦合等離子體發射光譜法測定鋅精礦中的銦［J］.中國無機分析化學，2013，3（2）：50－52.

［2］程鍵 .電感耦合等離子體發射光譜法測定鋅精礦及焙砂中10種雜質元素［J］.冶金分析，2007，27（11）：65－68.

［3］《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.

［4］潘教麥，李在均，張其穎 .新顯色劑及其在光度分析中的應用［M］.北京：化學工業出版 社，2003：239－249.