電感耦合等離子體發射光譜法測定多金屬礦石中的少量錫

劉 晶

（安徽省地質實驗研究所，安徽 合肥 230041）

礦產資源是人類的得以生存和發展的物質基礎，對國計民生的發展有非常重要的作用。一個國家的工業化進程首先表現在對礦物原料需求的增長。當前，我國經濟正在迅猛增長，目前絕大多數的工業原料農業工具來自礦產。礦產資源是指在當前科學技術水平和經濟發展水平條件下可供人類開發利用的一切天然礦物和巖石品種。礦物按其基本性質可包含大多數金屬礦物（如鐵礦，鉛礦，金礦等）以及部分非金屬礦物如硒礦，石墨礦等。根據礦產資源的資源利用特點，可分為利用其物質成分的礦產資源和利用其物理化學性質的礦產資源。當前網絡世界的飛速發展給人們的需求提供了一個新的視角，這使得礦產資源的開發利用范圍不斷擴大，礦產資源的種類也在不斷增加。礦石的成分往往比較復雜，主要成分往往是在一般礦物品種描述中指出。這種礦石含有一些有用的礦物成分，稱為高品位礦石(或富礦石)，或稱為低品位礦石(或貧礦石)。本文選取鉬礦石作為研究對象，鉬礦石中的鉬含量很高，但是其中也含有少量銅、鉛、鋅、錫等，本文則側重討論錫元素的含量測定。

錫是一種銀白色金屬，是人類最早發現和使用的金屬之一，且在地殼中分布比較廣泛的元素，具強光澤，密度大（7.31g/cm3），熔點低（230℃），質軟（度3.75），展性好，延性差，不能拉絲。化學性質穩定，錫鹽無毒。錫具有延展性好、化學性質穩定、無毒、易溶、耐腐蝕、摩擦系數低等特點，在人類生活、現代工業和國防工業中得到了廣泛的應用[1]。

錫不溶于鹽酸、硝酸以及王水。分解錫礦石最有效和常用的方法是堿熔法，主要熔劑是過氧化鈉或過氧化鈉和氫氧化鈉的混合，可用來分解氧化礦物、硫化礦物及其他較復雜的礦物[1]。

實驗室多采用極普法測定，論文中多有報道[3]，傳統的極普法熔礦復雜，稀釋繁瑣，且不適用于硅，鎢等元素含量高的礦種分析，同時極普法因測試時加入汞，對環境也有一定污染。多金屬礦中因金屬元素含量較高，不同元素相互之間干擾復雜，因此急需尋求一種新的方法可以快速準確測定多金屬礦石中少量錫非常必要。電感耦合等離子體發射光譜儀具有功能強大，操作簡單，方便易用，適用于多元素分析和多組分同時測定，測定范圍廣(可同時測定低含量和高含量組分)。該方法靈敏度高，準確度好，可用于不同狀態樣品的檢測和分析。

1 實驗部分

1.1 儀器設備及工作條件

電子天平（精確到0.0001）；SX2-4-10箱式電阻爐，可控溫度700℃；電感耦合等離子體光譜儀（賽默飛世爾），儀器參數如下表1；ICAP-AES工作參數(高純氬氣質量分數>99.99%)。

表1 ICP-AES儀器工作參數

1.2 標準物質及主要試劑

錫標準備液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）：使用國家級Sn標準儲備液（10ug/mL），5%HNO3介質，配制Sn的標準曲線系列，見表2，繪制的標準曲線的線性較好，相關系數大于0.9998；過氧化鈉（天津精細化工有限公司，一級無機氧化劑），濃鹽酸（蘇州晶瑞化學股份有限公司，優級純）。

表2 方法標準曲線

實驗用水為二次蒸餾水，由超純水機制備。

1.3 實驗方法

稱取0.5000g礦樣于高鋁坩堝中，加入5gNa2O2混勻，再鋪蓋薄薄一層熔劑，在700℃熔融30min，取出冷卻，把坩堝放入250ml燒杯中，加25%HCl 40ml提取，洗出坩堝，在電熱板上加熱至沸，趕走H2O2。定容于100ml容量瓶。

分取10ml到25ml比色管，用10%HCl定容（注：稀釋倍數為2.5倍時，儀器狀態更穩，測定結果更接近真值），上機待測。

2 結果與討論

測試選取GBW7240和GBW7241兩個標準物質樣品驗證方法的可行性，其巖性為鎢礦石，其鎢含量較高，用傳統的極普法無法把鎢分離出去，因此選擇本法。

2.1 取樣量和稀釋倍數的影響

本實驗采用過氧化鈉堿熔樣品，溶解后的樣品存在大量的鹽分，直接測量或者稀釋倍數過小時，試樣溶液易堵塞ICP-AES儀器的進樣系統，影響測量結果的準確度；取樣量過大時，過氧化鈉的用量也須增加，必須采用高倍稀釋，但當稀釋倍數過大時，降低了方法的檢出限，并且使待測元素的分析信號減弱，也會影響測定結果的準確度，相對誤差較大。經多次實驗，在不影響測量穩定性的情況下，綜合考慮儀器靈敏度以及檢出限，采用取樣量為0.1000g，定容至250mL后稀釋10倍后進行儀器測量[4]。

2.2 分析線的選擇

由于ICP-AES的光源激發能量高，具有大量發射譜線，幾乎每種元素的分析譜線均受到不同程度的干擾。以譜線的信背比高、不受或少受光譜干擾為原則，通過對標準樣品的測定，綜合考慮譜線干擾元素以及譜線發射強度，最終選擇189.9nm作為錫的分析譜線。

2.3 方法檢出限

按照制定的分析方法，測定樣品空白7次，Sn含量的測定結果為（單位%）檢出限為7次結果的標準偏差乘以置信系數3.143：結果見表3和表4。

表3 方法空白

表4 方法檢出限、測定下限

2.4 方法精密度和方法準確度

選擇國家標準物質7240（鎢礦石）和7241（鎢礦石），分別獨立測試6份Sn元素的含量，并計算相對標準偏差（RSD）結果見表5和表6，測定值基本和給定值一致，方法精密度和方法準確度基本能夠滿足鎢礦石中少量錫元素的分析要求。

表5 方法精密度

表6 方法準確度

3 結語

對于地質樣品分析，樣品預處理方法是確保分析結果準確與精密的關鍵步驟。其選擇不僅與被測元素的種類和含量有關，而且還與樣品的礦物結構和賦存狀態有關。對于易于打開的礦物結構，可采用酸溶法，操作簡單，對于難以打開的礦物結構，可采用強酸酸溶法或高溫堿熔法。本文建立了ICP-AES準確測定多金屬礦石中的錫的分析方法。通過堿熔法熔礦，熔礦試劑均采用優級純，且方便購買，采用ICPAES測定多金屬礦石中微量錫的可行性，通過檢出限，方法精密度的準確度的驗證，確認了該方法可快速，準確的在實驗室測定多金屬礦中微量錫。為該種元素的測定提供了一種新的方法。