鉛鉍合金中鉛含量測定方法

趙宇娟，林梅

（銅陵有色金屬集團控股有限公司，安徽 銅陵 244100 ）

貴金屬因其優良的性能被廣泛應用于汽車、化工、航天、電子、金融、飾品等領域[1]。鉛鉍合金作為冶煉過程中的一種中間產物，其中含有的鉛鉍及雜質會較大程度影響鉛鉍合金性能[1，2]。龍雪梅等[3]曾采用線性電位掃描法，氣體收集試驗、電化學阻抗法研究鉛鉍合金在硫酸溶液中的析氧行為，得出鉛鉍合金中鉍含量對合金性能的影響程度。馬愛軍等等針對鉛鉍合金的電解分離探索試驗進行研究，試驗中所研究的鉛鉍合金為銅生產過程匯總產出的副產物，研究發現銅冶煉過程中鉍部分分散進入轉爐煙塵，部分隨粗銅電解入陽極泥中經卡爾多爐熔煉后形成鉛鉍合金[4-5]。金隆銅業有限公司是一家年產45萬噸的銅加工制造企業，鉛鉍合金為公司稀貴金屬生產車間陽極泥處理過程中的產物。本文擬采用硝硫混酸溶解法和硫酸溶解法兩種方法處理分析鉛鉍合金中鉛含量。

1 試驗物料

采用金隆銅業有限公司稀貴金屬課鉛鉍合金渣作為試驗物料。合金物料經鉆床打磨、破碎機處理，形狀為金屬屑狀。該合金密度大，為黑色物料。

2 試驗原理

采用硝硫混酸和硫酸法溶解鉛鉍合金，過濾后期加入乙酸，使氧化鉛與乙酸反應生成醋酸鉛，從而達到Pb2+與其他雜質分離的目的。

采用ICP（電感耦合等離子體光譜儀）測量合金含量，前期采用硝酸對試樣進行前處理，經消解、稀釋、移取后采用儀器測得各元素含量。

3 試驗方法及分析結果

3.1 硝硫混酸溶解法測定鉛含量

3.1.1 試驗方法

稱取0.2g的試樣于燒杯中，加入稀硝酸溶液20ml，混合均勻后將燒杯放置于加熱板加熱溶解，試樣溶解至小體積，取下燒杯冷卻至室溫加入酒石酸溶液加熱蒸發，加入硝硫混酸低溫冒煙，待試樣冒煙完成后加入乙醇溶液靜置2小時。

將靜置后的溶液通過定性慢速濾紙過濾，過濾過程中采用1%的稀硫酸洗液沖洗燒杯（沖洗過程中使用硫氰酸鉀檢測濾液中的鐵離子，無紅色沉淀則表示沖洗完成）。將過濾后的濾紙及濾紙上的沉淀物沖洗到燒杯中，加入乙酸-乙酸鈉溶液煮沸5min后保溫20分鐘。

冷卻后的溶液中加入抗壞血酸、二甲酚橙，采用0.02mol/l的EDTA溶液滴定至亮黃色。計算合金中鉛含量。合金中其余雜質含量采用ICP（電感耦合等離子體光譜儀）進行測量。滴定過程中加入抗壞血酸掩蔽鐵離子產生的影響。

鉛含量計算公式：

式中：C為EDTA溶液濃度；T為滴定度；W為合金中所含鉛的質量分數。

3.1.2 試驗結果

表1為采用硝硫混酸溶解法測定的鉛鉍合金元素含量。其中鉛含量的測定采用滴定法，其他雜質元素采用ICP測定。由表中數據可得10組樣品合金含量較為穩定。溶解過程中應保證樣品冒煙結束后完全蒸干。樣品盡量混合均勻以保證測量結果。

表1 硝硫混酸溶解法試驗結果

3.2 硫酸溶解法測定鉛含量

3.2.1 試驗方法

稱取0.2g樣品于燒杯中，加入硝酸溶液混合完全后，放置于加熱板溶解蒸干至小體積溶液。將蒸干后的溶液中加入酒石酸溶液以防止部分元素發生水解反應，加入硫酸溶液冒煙后，補加HBr溶液冒煙。樣品冒煙完成加入酒石酸煮沸并保溫20分鐘。待溶液冷卻后加入抗壞血酸、二甲酚橙滴定，滴定過程中采用0.02mol/l的EDTA溶液滴定至亮黃色。合金中其余雜質含量采用ICP進行測量。

式中：C為EDTA溶液濃度；T為滴定度；W為合金中所含鉛的質量分數。

3.2.2 試驗結果

表2所示為采用硫酸溶解法測定的鉛鉍合金元素含量。鉛含量以滴定法測定，雜質元素采用ICP測定。與前一種方法相比，此方法溶解過程中加入硫酸，溶液配制較為方便，但溶解度有所局限，需加入過量的酸進行溶解。經測定XK-5136-170樣品中鉛含量為70.86%，鉛含量與上一方法相比，相差較大。其他樣品測定結果均較穩定。

表2 硫酸溶解法試驗結果

3.3 ICP儀器法測定鉛鉍合金中鉛含量

3.3.1 試驗方法

稱取0.2g試樣于燒杯中，加入1:4的硝酸溶液溶解至清亮，加入鹽酸溶液溶解微沸10～20min后，加入硝酸和鹽酸溶液冒煙結束，定容至200ml容量瓶。將定容后的溶液分取10ml于100ml容量瓶中，采用ICP測定成分含量。

3.3.2 試驗結果

表3所示數據為采用ICP測定的鉛鉍合金元素含量。采用此方法測定合金含量是對前兩種方法的驗證。通過對比可得硝硫混酸溶解法測定鉛含量和硫酸溶解測定鉛含量兩種方法可信度較高，所測數據較為接近，在誤差范圍內。

表3 ICP試驗結果

4 試驗結果

表4所示為采用三種測試方法得出的合金含Pb含量。將三組數據采用Orign作圖得出：采用三種方法得出的Pb含量數據擬合程度較高，所選的10組數據中，9組數據線性擬合較好，誤差性小。其中XK-5136-170樣品數據有所差異。結果如圖一所示。試驗中的硝硫混酸溶解法與硫酸溶解法均屬于容量法測定鉛鉍合金鉛含量，實驗中均采用加入乙酸溶液的方法使氧化鉛轉化為醋酸鉛以測定鉛含量，10組樣品結果較為接近。采用的ICP測定法通過前期消解預處理，使樣品達到測定要求后測定。測得的10組數據結果與容量法接近。XK-5136-170樣品測定結果與硫酸溶解測定的結果較為接近。

表4 三種方法測定的Pb含量

通過圖1線性對比結果可以看出，硝酸溶解法和硫酸溶解法測定Pb含量結果與ICP法基本一致，說明硝酸法和硫酸法測定鉛鉍合金中鉛元素的有效性、便捷性及優越性。

圖1 硝硫混酸、硫酸和ICP法測定Pb含量結果對比圖

5 結論

（1）鉛鉍合金鉛含量分析，容量法測定過程中采用硝硫混酸溶解和硫酸溶解，鉛含量測定結果較為接近；相對于硝硫混酸溶解，硫酸溶解方法更為簡單方便。

（2）容量法測定鉛鉍合金中的鉛含量與ICP測定值接近，可采用該方法作為后期儀器標線測定。

（3）容量法測定過程中蒸發的程度會對結果產生影響，后期將針對該方面進行研究。