lCP-AES法在巖石礦物金屬元素測定中的精準(zhǔn)度分析

王亞萍

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450000）

由于礦石類型和結(jié)構(gòu)的差異，需要采用不同的選礦工藝流程篩選出有用組分。選礦工藝流程的不同，會導(dǎo)致其產(chǎn)生礦物金屬的粒度和顆粒形態(tài)有一定差別。ICP-AES測定法以電感耦合發(fā)射光譜儀為主要分析儀器，儀器放電過程中生成的信號線表為檢測依據(jù)，是一種基于儀器分析線表分析的方法，對礦物中含有的金屬元素進(jìn)行測定。在對巖石礦物中金屬元素進(jìn)行測定之前，需要對樣品進(jìn)行溶解處理，減少測定結(jié)果的偏差。ICP-AES法不僅可以測定某一種金屬元素的含量，在此基礎(chǔ)上，此方法還具備同時(shí)測定多種元素的能力[1]。自然界中存在各種各樣的元素，基于ICP-AES測定方法可以對大多數(shù)的元素含量進(jìn)行測定。ICP-AES法測定元素的范圍廣泛，對不同元素的測定相對靈活，測定過程更加便捷，因此，適用于大多數(shù)領(lǐng)域使用。隨著對元素測定結(jié)果要求的升高，傳統(tǒng)方法在測定中受化學(xué)環(huán)境與條件影響，導(dǎo)致其測定結(jié)果的精準(zhǔn)度較低，所以現(xiàn)階段對ICP-AES法測定元素的需求增多。

1 材料與方法準(zhǔn)備

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

為了驗(yàn)證基于ICP-AES法在巖石礦物金屬元素測定方法的精準(zhǔn)度，將其與傳統(tǒng)測定方法進(jìn)行一組對比實(shí)驗(yàn)。采用NexlON450D型電感耦合發(fā)射頻譜儀，該質(zhì)譜儀有標(biāo)準(zhǔn)、碰撞、反應(yīng)三種模式，兩項(xiàng)消除干擾技術(shù)，是金屬元素測定中的基礎(chǔ)。

隨著礦物中金屬元素的含量發(fā)生改變，儀器的設(shè)置參數(shù)也不同，設(shè)置中包括功率、流量、高度等因素。儀器參數(shù)設(shè)置對實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果有很大的影響。基于測定對象存在適中功率等條件，將檢測儀器的功率調(diào)整為965W～985W之間。對儀器工作時(shí)的參數(shù)設(shè)置為：樣品進(jìn)樣延時(shí)為25s；泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度設(shè)置為20rpm；儀器清洗時(shí)間控制在15s內(nèi)；儀器的讀數(shù)次數(shù)不少于5次。

實(shí)驗(yàn)分別采用3種不同酸介質(zhì)，同等濃度的硫酸、鹽酸、硝酸，其配比方式如下：硫酸+鹽酸+硝酸+水=55+20+40+1050；實(shí)驗(yàn)用的水為高濃度去離子水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.05g樣品放置于50mL容量瓶中，向容量瓶中加入25mL混合酸、50mL去離子水，采用較低的溫度對巖石礦物進(jìn)行加熱溶解，靜置10分鐘，當(dāng)溶解后有雜質(zhì)浮出時(shí)，滴加2滴濃度為5%的硝酸鈉溶液，然后對其進(jìn)行高溫加熱，直至煮沸，將溶解得到的溶液進(jìn)行二氧化錳還原，對還原后的二氧化錳進(jìn)行分解。對分解后的溶液進(jìn)行冷卻，將冷卻后的溶液倒入容量瓶內(nèi)，滴入30mL蒸餾水，進(jìn)行定容處理，最后用濾紙對溶液過濾處理，將過濾后的懸浮物分離，濾液用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)[2]。

在ICP-AES方法進(jìn)行檢測時(shí)，電感耦合發(fā)射光譜儀參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 電感耦合發(fā)射光譜儀參數(shù)設(shè)置

發(fā)射光譜儀參數(shù)設(shè)置以表1參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，參數(shù)設(shè)置得越精準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)得出的測定值相對更精準(zhǔn)。進(jìn)行ICP-AES法測定，從檢測儀器得出的金屬元素溶解后的相對含量。為了減小實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差，將預(yù)分解后得到的礦物金屬溶液放入儀器中，在檢測中要隨時(shí)注意干擾元素的干擾情況，將每個(gè)金屬元素的干擾情況制成分析線表，以降低其他因素對金屬元素的干擾，制作的巖石礦物中金屬元素分析線表如圖2所示。

表2 巖石礦物金屬元素分析表

在金屬元素分析線波長處用金屬元素過濾溶液進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并根據(jù)金屬元素放射線表計(jì)算出巖石礦物中的金屬元素含量，其計(jì)算公式為：

ρ(Pa)為礦物中金屬元素的濃度；V為巖石礦物中溶解的溶液體積。同樣巖石礦物中其他金屬元素也可以通過公式（1）計(jì)算，得出各個(gè)元素的測定值，基于上述，完成了基于ICP-AES法對巖石礦物中金屬元素的測定。

巖石礦物樣品的溶解方法對檢測結(jié)果起了重要作用，溶解常用試劑主要有硫酸、鹽酸、硝酸與王水。為了評估本方法的精密度和準(zhǔn)確度，采用微波消解法將已知含量的鈷鎳鋁試樣進(jìn)行溶解，通過加入已知濃度標(biāo)樣，進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)測試本實(shí)驗(yàn)以微波消解的方式進(jìn)行溶解，采用以上四種酸作為溶樣介質(zhì)，測試結(jié)果如表3所示[3]。

表3 不同酸介質(zhì)溶樣測試結(jié)果

從表3可知，采用硫酸與鹽酸微波溶樣結(jié)果與已知含量偏差較大，而采用硝酸、王水微波溶解測試結(jié)果更為接近實(shí)際含量。在溶解過程中發(fā)現(xiàn)，采用硫酸微波消解樣品時(shí)，溶液中存在較多不溶物，鹽酸溶解后溶液中也存在少量殘?jiān)６捎孟跛帷⑼跛芙庠嚇拥娜芤褐袥]有殘?jiān)嬖冢胰芤呵宄和噶痢榱伺c標(biāo)準(zhǔn)溶液酸體系保持一致，所以選擇硝酸介質(zhì)溶解巖石礦物。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)本文上述實(shí)驗(yàn)方法完成實(shí)驗(yàn)后，將傳統(tǒng)測定巖石礦物金屬元素的方法與ICP-AES測定方法測定的金屬元素含量誤差率進(jìn)行對比，如圖1所示。

由圖1可見，本試驗(yàn)方法的相對誤差率均小于0.65%，在進(jìn)行第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，傳統(tǒng)方法測定值的誤差率在0.6%，本文方法測定的誤差率為0.3%，傳統(tǒng)方法與ICP-AES法的測定結(jié)果之間誤差率差值較大，ICP-AES方法的測定值更接近實(shí)際值，說明ICP-AES方法測定礦物金屬元素的精準(zhǔn)度較好。

圖1 兩種方法測定金屬元素含量誤差率對比圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

根據(jù)圖1實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，兩種測定巖石礦物金屬元素的方法在實(shí)驗(yàn)中測定值的誤差率均小于0.9%為了考察方法的精密度和有效性，按照同工藝前序樣品的待測元素含量配制相應(yīng)濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入樣品，使用純度為6N、5N和4N的樣品進(jìn)行研究，得出的結(jié)果如表4所示。

表4 巖石礦物中雜質(zhì)元素的內(nèi)標(biāo)回收率

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：6N、5N、4N高純碲中雜質(zhì)元素測定的相對標(biāo)準(zhǔn)精準(zhǔn)度分別在5.6%～17.5%、20.8%～36.7%、41.6%～60.4%之間，加標(biāo)回收率分別在75.6%～84.2%、88.4%～91.6%、91.6%～96.1之間。說明通過ICP-AES法測定能夠?qū)r石礦物金屬元素進(jìn)行更加精準(zhǔn)地測定。

4 結(jié)束語

本文針對ICP-AES測定方法在對巖石礦物金屬元素進(jìn)行測定的精準(zhǔn)度進(jìn)行分析研究。在實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置三種不同酸介質(zhì)，在其他環(huán)境條件均完全相同的情況下，利用ICPAES法完成對礦物樣品中金屬元素的測定。該測定方法的測定值與實(shí)際數(shù)值更相符，精準(zhǔn)度更高，保證了對待測樣品檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對巖石礦物中的金屬元素高效回收。