微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法同時測定銅陽極泥中的有害元素Pb、As、Cd、Cr

＊馮廷建 侍金敏* 燕娜 史海軍 祁光增 馬鑫 王新潮

（1.蘭州海關技術中心 甘肅 730030 2.蘭州大學 甘肅 730030）

銅陽極泥是在銅電解精煉過程中產出的一種副產品，它是由陽極銅在電解精煉過程中不溶于電解液的各種物質所組成。銅陽極泥的產率通常為電銅產量的0.2%～1%，最高可達1.4%。銅電解過程約有96%～97%的金、94%～97%的銀、50%～83%的硒和碲以及20%～25%的鉑族金屬等有價元素進入陽極泥。銅陽極泥通常含有Au，Ag，Cu，Pb，Se，Te，As，Sb，Ni，Bi，S，Sn，Fe，SiO2，Al2O3，鉑族金屬和水分。由于銅陽極泥中含有大量的貴金屬和稀有元素，目前46.5%的金和74.3%的銀是通過陽極泥等含金銀的復雜物料獲得的，所以如果對這些資源合理利用，不僅可實現資源綜合利用，同時具有明顯的經濟效益和社會效益。

銅陽極泥是生產過程中所產生的副產品，其富含銅、鎳、稀散金屬、貴金屬的特質使其成為倍受研究及利用的二次資源，但其亦可能含有危害人們健康安全、破壞環境的 有害元素及放射性等物質。目前，關于礦產品中有害元素的檢測方法有很多，國家標準方法大多是容量法[1]、原子吸收法[2]、原子熒光法[3]、分光光度法[4]等。這些方法大多都是針對單一元素進行測定，分析速度較慢，且分析過程比較繁瑣，不能滿足快速分析的要求。隨著檢測技術的發展，電感耦合等離子體發射光譜法和電感耦合等離子體質譜法越來越多的被運用到礦產品分析當中。

關于銅陽極泥中有害元素的分析方法，只有鉛[5]、砷[6]，而沒有鎘、鉻分析方法，本文將分析速度快、試劑用量少的前處理微波消解技術[7]和能同時進行多元素分析的電感耦合等離子體分析技術[8]結合，建立了一種可同時測定銅陽極泥中鉛、砷、鉻、鎘的分析方法，該方法快速、簡便，對于銅陽極泥中有害元素的快速、同時測定，具有重要的意義。

1.試驗部分

(1)試驗試劑

鹽酸和硝酸為優級純，實驗用水為超純水。王水：鹽酸和硝酸（3+1），現配現用。1000mg/L的Pb、As、Cd、Cr標準儲備溶液（中國計量科學研究院國家標準物質研究中 心）。

(2)試驗儀器

LabTwoer EDI純水機（Thermo Scientific）；BM4研磨機（北京格瑞德曼儀器設備有限公司）；MWPRO8N-48微波消解儀（Anton Paar公司）；Agilent 5100電感耦合等離子體發射光譜儀（安捷倫）。ICP-OES儀器工作參數：等離子體氣流量：12L/min；霧化器流量：0.7L/min；輔助氣流量：1L/min；RF功率：1.2kW；觀察方式：軸向；穩定時間：15s；讀取時間5s。

(3)銅陽極泥樣品

選用來自3個不同冶煉廠的銅陽極泥樣品。

(4)實驗方法

收集到的銅陽極泥樣品為泥狀，將樣品于105℃烘干至恒重，于研磨機中研至粉末狀，過篩，式樣粒度不大于100目。

稱取烘干的試樣0.2-0.4g于聚四氟乙烯消解罐中，加入10mL王水，放置30min待劇烈反映停止，加蓋套，置于微波消解儀中，在800W下反應5min，然后10min內升至1300W，保持25min。待程序結束冷卻后，取出聚四氟乙烯罐，定容至25ml容量瓶中，然后用電感耦合等離子體發射光譜法測定溶液中的有害元素Pb、As、Cd、Cr、Cd、Cr可直接進行測定，測定Pb、As，需稀釋5-10倍。

2.結果與討論

(1)分析譜線的選擇

分析譜線的選擇遵循所選譜線靈敏度高，干擾少的原則；本文實驗時，參照儀器軟件中現有的譜線庫和光譜干擾情況，通過在同一條件下，同時測定各譜線的強度及對待測譜線周圍干擾譜線的觀察分析，確定了各元素的分析譜線分別為Pb：220.351nm，As：193.696nm，Cd：226.502nm，Cr：205.560nm。

(2)儀器的檢出限及測定下限

在最佳試驗條件下對方法的線性參數、檢出限進行了考察，結果見表1。采用低含量的標準系列對試劑空白進行十一次測定，計算標準偏差，以3倍的標準偏差為檢出限，10倍的標準偏差作為該方法的測定下限，測定結果如下表1所示。

表1 線性參數及檢出限、測定下限

(3)稱樣量的選擇

為了使所稱取的樣品既能滿足測定要求，又有充分的代表性，對稱樣量進行了試驗。分別稱取0.2000g，0.4000g試樣，依據選定的條件進行測定，不同的稱樣量各元素的分析結果一致。因此，試驗時可根據實際情況選擇不同的稱樣量進行實驗，通常情況下在滿足分析靈敏度的條件下，我們盡可能的選擇比較小的稱樣量，來降低試液中總固溶量的含量，同時也可以降低試樣消耗量。

(4)工作曲線的配制

分別移取一定量鉛、砷、鎘、鉻的單元素標準溶液于一組100ml容量瓶中，加入5ml硝酸，以水稀釋至刻度，混勻，最后配置成如表2所示的混合標準溶液。在選定的分析條件下，按試驗方法對各混合標準溶液進行測定。從得到的校準曲線中可以看出：Pb在0-100μg/mL，As在0-60μg/mL，Cr、Cd在0-30μg/mL范圍呈線性關系，相關系數在0.99989-0.99999之間。

表2 各混合標準溶液的濃度

(5)加標回收試驗

準確稱取銅陽極泥平行樣品，分別加入不同量的鉛、砷、鎘、鉻的標準，在選定的分析條件下，按試驗方法對樣品進行加標回收試驗，測得的回收率見表3。從表3可以看出，該方法的回收率在91.7%-108.3%之間。

表3 加標回收結果

(6)方法精密度試驗

對銅陽極泥中鉛、砷、鎘、鉻的高、中、低不同含量的兩個樣品做了精密度實驗，結果如表4所示。從表4可知ICPAES法測定銅陽極泥中Pb、As、Cd、Cr的相對標準偏差為0.0036～0.00972，0.00520～0.00998，0.0099～0.068，0.0066～0.059。

表4 精密度試驗結果

3.結論

建立了一種可同時、準確檢測銅陽極泥中有害元素鉛、砷、鉻、鎘的方法，該方法前處理采用分析速度快、試劑消耗少的微波消解技術，測定時采用能同時進行多元素分析的電感耦合等離子體分析方法。探討了影響實驗結果的條件：稱樣量的選擇、分析譜線的選擇，研究了該方法的檢測限及測定下限。本方法中鉛、砷、鉻、鎘的回收率在91.7%-108.3%之間。Pb、As、Cd、Cr的相對標準偏差為0.0036～0.00972，0.00520～0.00998，0.0099～0.068，0.0066～0.059。