電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定青海省瑪溫根鉛礦區(qū)中鉛礦石物相分析

(青海省核工業(yè)檢測(cè)試驗(yàn)中心， 西寧 810000)

鉛在地殼中的平均含量約0.0016%，除形成鉛礦物外，少量鉛廣泛分布于自然界中。目前自然界已發(fā)現(xiàn)200多種鉛礦物和含鉛礦物，多以硫化物、碳酸鹽、硫酸鹽等形態(tài)存在，其中硫化物占90%以上。

工業(yè)上有用的鉛礦物有十幾種，主要礦物由方鉛礦PbS，含鉛86.8%；硫銻鉛礦Pb5Sb4S11，含鉛 55.4%；脆硫銻鉛礦Pb4FeSb6S14，含鉛40.2%；車倫礦Cu Pb Zn S3，含鉛42.5%；白鉛礦PbCO3，含鉛77.6%；鉛礬PbSO4，含鉛68.3%；鉻鉛礦PbCrO4，含鉛64.1%；鉬鉛礦PbMoO4，含鉛56.4%；磷氯鉛礦Pb5(PO4)3Cl,含鉛76.3%；砷鉛礦Pb5(AsO4)3Cl,含鉛62.0%；釩鉛礦Pb5(VO4)3Cl,含鉛73.3%[1]。

提高礦物中鉛含量的測(cè)定精度一直是檢測(cè)研究的重點(diǎn)，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法與現(xiàn)有的原子吸收分光光度法相比較，雖然分離方法基本一致，但是采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法能有效提高了實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度、精密度及測(cè)定范圍。經(jīng)過多次試驗(yàn)分析，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法已經(jīng)完全符合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下使用。

1 儀器及主要試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，ICAP-6300；分析天平，AL104；水平振蕩器 ，HY-4，振蕩頻率為 180±10次/min。

鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液ρ(Pb)=100μg/mL；氯化鈉，分析純；乙酸銨，分析純；冰乙酸，分析純；抗壞血酸，分析純；過氧化氫，分析純；鹽酸ρ(HCl)=1.19 g/mL，分析純；硝酸ρ(HNO3)=1.42g/mL，分析純。

2 浸提液的配制

2.1 鉛礬浸提液

250g/L中性氯化鈉溶液。

2.2 白鉛礦浸提液

15g NH4Ac、3mL HAc、0.2g抗壞血酸溶于100mL水中。

2.3方鉛礦浸提液

15gNH4Ac、3mL HAc、10mL H2O2于100mL水中。

2.4 磷(砷、釩)氯鉛礦浸提液

0.5mL HCl、25gNaCl溶于100mL水中[2]。

3 試樣的分離與制備

3.1 鉛礬的測(cè)定

稱取0.5000g(精確至0.0001g)試樣于250mL玻璃錐形瓶中，加入50mL鉛礬浸提液，室溫振蕩1h，過濾，濾液用250mL容量瓶承接，用水洗漏斗及殘?jiān)?～5次，濾液中加入25mL王水，用超純水定容，搖勻，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鉛礬的含量。

3.2 白鉛礦的測(cè)定

將分離鉛礬后的濾紙及殘?jiān)迫朐F形瓶中，加入100mL白鉛礦浸提液，室溫振蕩45min，過濾，濾液用250mL燒杯承接，用水洗漏斗及殘?jiān)?～5次，將燒杯置于電熱板上加熱，濃縮體積至50mL左右時(shí)，加入10mL過氧化氫，10mL硝酸，破壞有機(jī)物，繼續(xù)加熱至進(jìn)干，取下冷卻，加入25mL王水，繼續(xù)加熱3-5min后取下冷卻，將溶液轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶用超純水定容，搖勻，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定白鉛礦的含量。

3.3 方鉛礦的測(cè)定

將分離白鉛礦后的濾紙及殘?jiān)迫朐F形瓶中，加入100mL方鉛礦浸提液，室溫振蕩2h，過濾，濾液用250mL燒杯承接，用水洗漏斗及殘?jiān)?～5次，將燒杯置于電熱板上加熱，濃縮體積至50mL左右時(shí)，10mL硝酸，破壞有機(jī)物，繼續(xù)加熱至進(jìn)干，取下冷卻，加入25mL王水，繼續(xù)加熱3～5min后取下冷卻，將溶液轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶用超純水定容，搖勻，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定方鉛礦的含量。

3.4 磷(砷、釩)氯鉛礦的測(cè)定

將分離方鉛礦后的濾紙及殘?jiān)迫朐F形瓶中，加入60mL磷(砷、釩)氯鉛礦浸提液，室溫振蕩30min，過濾，濾液用250mL容量瓶承接用水洗漏斗及殘?jiān)翢o鈉離子，用超純水定容，搖勻，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定磷(砷、釩)氯鉛礦的含量。

3.5 鐵鉛礬(及其它形態(tài)的難溶鉛礦) 的測(cè)定

將上述分離后的濾紙及殘?jiān)糜?00mL瓷坩堝中，650℃灰化3h，將濾紙全部灼燒干凈后，取出坩堝，冷卻至室溫，加入15mL鹽酸，將坩堝置于電熱板上加熱3-5min，加入5mL硝酸，繼續(xù)加熱至進(jìn)干，取下冷卻，加入25mL王水，繼續(xù)加熱3-5min后取下冷卻，將溶液轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶用超純水定容，搖勻，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鐵鉛礬(及其它形態(tài)的難溶鉛礦)的含量[3]。

4 分析步驟

4.1 儀器參數(shù)

測(cè)定波長：220.3nm； RF功率：1150W；驅(qū)氣流量：13L/min；輔助氣流量：0.5L/min；積分時(shí)間：長波：15s，短波：7s；泵速：50r/min[4]。

4.2 校準(zhǔn)曲線

移取0.00mL、1.00mL、2.50mL、5.00mL、10.0mL、20.0mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液(100μg/mL)，置于100mL容量瓶中，加入10mL王水，用水稀釋至刻度，搖勻，選定波長220.3nm測(cè)定光譜強(qiáng)度，繪制校準(zhǔn)曲線。

5 結(jié)果與討論

對(duì)2018年青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局瑪溫根項(xiàng)目送至我單位分析鉛物相分析的部分樣品分別利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法和現(xiàn)有原子吸收分光光度法進(jìn)行了分析比對(duì)，兩種分析方法的測(cè)量數(shù)據(jù)如表1和表2所示。

表1 鉛物相分析部分樣品數(shù)據(jù)(電感耦合等離子體發(fā)射光譜法)

本研究方法把原有的原子吸收分光光度法加以改善，而改用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，5項(xiàng)物相分析結(jié)果加合后與總量結(jié)果的相對(duì)偏差小于3%。

表2 鉛物相分析部分樣品數(shù)據(jù)(原子吸收分光光度法)

原子吸收分光光度法5項(xiàng)物相分析結(jié)果加合后與總量結(jié)果的相對(duì)偏差小于7%。

表3、表4為電感耦合等離子體發(fā)射光譜法與原子吸收分光光度法在同樣濃度、同樣測(cè)定波長下測(cè)定的光度值及相關(guān)系數(shù)。

表3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定濃度、光譜強(qiáng)度、波長、相關(guān)系數(shù)

表4 原子吸收分光光度法測(cè)定濃度、吸光值、波長、相關(guān)系數(shù)

本方法與原子吸收分光光度法最大的區(qū)別為：

(1)測(cè)定準(zhǔn)確度高。通過表1、表2，9件實(shí)際樣品采用2種不同的儀器測(cè)定結(jié)果差別較大；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法5項(xiàng)物相分析結(jié)果加合后與總量結(jié)果的相對(duì)偏差小于3%；原子吸收分光光度法5項(xiàng)物相分析結(jié)果加合后與總量結(jié)果的相對(duì)偏差小于7%。說明采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法分析樣品的準(zhǔn)確度高于原子吸收分光光度法。

(2)測(cè)定上限高，測(cè)定范圍廣。通過表3、表4，在相同波長下測(cè)定相同濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)為0.99996，用原子吸收分光光度法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)為0.99593，說明電感耦合等離子體發(fā)射光譜法的測(cè)定范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原子吸收分光光度法的測(cè)定范圍。

綜上所述，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鉛礦石物相分析時(shí)，測(cè)定準(zhǔn)確度高、測(cè)定上限高，能夠滿足瑪溫根礦區(qū)鉛礦石物相分析的分析要求。

自從2018年建立并試驗(yàn)了本方法，利用本方法分析了青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局瑪溫根項(xiàng)目近200多件樣品，結(jié)果令人滿意，為單位創(chuàng)收近百余萬元，同時(shí)為地質(zhì)找礦提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。