電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定粗二氧化碲中銅、鉛、銻、鉍、砷和硒

劉芳美 賴秋祥 廖彬玲 黃路路

(紫金銅業有限公司，銅綠色生產及伴生資源綜合利用福建省重點實驗室，福建 上杭 364204)

碲是非金屬元素中金屬屬性最強的元素，有非常好的傳熱和導電性，屬于全球稀缺性資源，是優勢性戰略礦產資源[1]。但是碲在地殼中含量很低，很少有獨立礦床，多伴生在銅、鉛、鉍等礦中或以雜質形式存在于其他礦中，目前尚無從礦物中直接回收碲工業實踐。碲回收目前主要從銅陽極泥、鉛陽極泥或冶煉渣料中提煉而得粗二氧化碲產品，然后粗二氧化碲作為碲精煉或碲化工產品生產的重要原料進一步精煉而提高產品的附加值[2-3]。因此，準確測定粗二氧化碲中銅、鉛、砷、銻、鉍、硒含量是生產過程質量控制和貿易結算重要理論支撐。

目前沒有粗二氧化碲中銅、鉛、砷、銻、鉍、硒含量檢測的標準分析方法，只能結合冶煉工藝流程和自己的經驗進行檢測。由于粗二氧化碲產品中二氧化碲含量在60.0%～99.5%，共存元素主要為鉛、硒、碲、鉍、銻、砷、銅、金、銀等雜質，無論是主元素含量范圍還是雜質元素的種類及含量范圍，都與二氧化碲和粗碲有很大區別，實驗室采用各自的方法進行檢測時容易產生質量爭議。因此，亟需建立測定粗二氧化碲中碲含量的方法標準，為生產工藝指標控制、金屬平衡及貿易結算提供準確可靠的數據支撐，對滿足生產及貿易需求具有重要的意義。

電感耦合等離子發射光譜(ICP-AES)法因其可同時測定多種元素、分析速度快、檢出限低、準確度高等優勢而被廣泛應用于礦石物料和冶煉中間物料中雜質元素分析[4-6]。本文采用王水和飽和氟化氫銨分解試樣，于電感耦合等離子體發射光譜儀上同時測定粗二氧化碲中銅、鉛、砷、銻、鉍、硒含量，方法簡單，檢測效率高，實驗結果準確可靠，可以滿足生產及貿易的檢測要求。

1 實驗部分

1.1 儀器設備與試劑

分析天平(感量0.000 1 g)；iCAP7000型電感耦合等離子體發射光譜儀(美國熱電公司)，其工作參數如表1所示。

表1 電感耦合等離子體原子發射光譜儀工作參數

鹽酸(分析純)、硝酸((分析純)、王水(現配現用)、酒石酸溶液(2 g/L水溶液)、氬氣(純度≥99.99%)，實驗室用水為去離子水。

銅、鉛、銻、鉍、砷和硒單元素標準儲備溶液(1 000 μg/L，國家標準物質中心)。

混合標準系列溶液：使用時用各元素標準儲備溶液逐級稀釋配制成如表2所示濃度。

表2 混合標準溶液

1.2 試樣

使用的粗二氧化碲來自紫金銅業有限公司。粗二氧化碲樣品粒度不大于0.074 mm。樣品應在100 ～105 ℃烘1 h后，置于干燥器中冷卻至室溫。

1.3 實驗方法

稱取0.20 g試樣(精確至0.000 1 g)置于150 mL燒杯中，加入10 mL王水(1+1)，5 mL酒石酸溶液，低溫加熱至沸后繼續加熱至試樣完全溶解，并蒸至小體積。取下稍冷，吹水約20 mL，補加5 mL王水，加熱至沸，冷卻至室溫，將試液全部轉移入100 mL容量瓶中，定容后搖勻，靜置澄清或干過濾，待測。隨同試樣做空白實驗。采用ICP-AES設定的參數和程序進行測定，檢測元素濃度超過曲線點應進行稀釋再檢測。

2 結果與討論

2.1 稱樣量的選擇

準確稱取0.010 0、0.020 0、0.050 0、0.100 0和0.150 0 g純二氧化碲樣品于一組150 mL燒杯中，分別加入5.00 mL銅、鉛、銻、鉍、砷和硒混合標準溶液(100 mg/L)，按照實驗方法進行不同試樣量實驗，平行測定兩次取平均值，實驗結果見表3。由表4可以看出：隨著主量元素Te含量的增加，對待測元素基本沒有干擾，但考慮到樣品中待測元素含量和線性范圍，減小稀釋誤差，實驗選擇稱樣量為0.20 g。

表3 不同試樣量實驗

2.2 酒石酸加入量

在實驗過程發現，低含量高碲基體情況下，銻、硒、鉍易發生水解，取質量濃度為5.00 μg/mL的銅、鉛、銻、鉍、砷和硒混合標準溶液，按實驗步驟考察酒石酸量對待測元素測定的影響，結果見表4。表4數據表明：當不加酒石酸時，銻、鉍和硒測定結果明顯低于標準值，而酒石酸含量為2、5、10 g/L時對各元素的測定基本無影響，考慮到節約成本，實驗選擇加入酒石酸含量為2 g/L。

表4 酒石酸對待測元素測定的影響

2.3 介質酸度

以質量濃度為5.00 μg/mL的銅、鉛、銻、鉍、砷和硒混合標準溶液為考察對象，按表2繪制工作曲線，考察不同酸度對待測元素測定的影響，介質酸濃度分別為5.0%、10.0%、15.0%的王水，其測定結果見表5。從表5結果可以看出：王水體積分數為5%、10%和15%時對各元素的測定基本無影響，考慮到介質酸度對儀器的腐蝕，最終選擇酸介質為王水(5%)。

表5 介質酸濃度的選擇

2.4 分析譜線

采用ICP-AES測定元素時，樣品的組成、待測元素含量的高低直接影響著分析譜線的選擇。因此，在選擇分析譜線時，要綜合考慮分析線的強度、干擾情況、靈敏度，最大限度避開光譜干擾，選擇光譜干擾少、背景低、信噪比高的特征譜線。粗二氧化碲中含有大量的碲、銅、硒、鉛、銻、鉍等元素，為考察共存元素之間的干擾，根據儀器推薦波長，結合信號強度及干擾情況，對混合標準溶液和待測樣品溶液中各元素的常用譜線進行掃描，最終選擇譜線詳見表6。

表6 各元素分析譜線

2.5 干擾實驗

移取5.00 mL 100 mg/L的銅、鉛、銻、鉍、砷和硒混合標準溶液于150 mL燒杯中，根據儀器元素譜峰處能產生干擾的元素或在譜峰附近能產生強度的元素進行干擾實驗，加入待測元素10倍的干擾元素和最大量加入主量元素碲，其他按實驗分析步驟進行，其結果見7。從表7數據可以看出，碲、鐵、鈷、鉻、鎳混合基體大量存在下，回收率在99.0%～102%，對待測元素基本沒有干擾。

表7 干擾實驗

2.6 校準曲線和檢出限

按照表1設定的儀器工作條件，對標準溶液系列進行測定，以元素的質量濃度為橫坐標，以待測元素凈發射強度為縱坐標，繪制校準曲線，如表8所示。在儀器最佳工作條件下對空白溶液連續測定11次，以測定結果的3倍標準偏差計算各元素的檢出限，以空白標準偏差的10倍計算定量檢出限，結果見表8。

表8 校準曲線與檢出限

2.7 精密度及加標回收實驗

按實驗方法，分別對不同含量的5個粗二氧化碲樣品進行了7次獨立分析，測定銅、鉛、砷、銻、鉍和硒含量，并加入一定量的銅、鉛、砷、銻、鉍和硒單元素標準溶液進行加標回收實驗，結果見表9。由表9中數據可知，各元素測定結果的RSD在0.79%～4.8%，加標回收率在96.0%～103%。

表9 粗二氧化碲試樣中各元素測定的精密度及加標回收實驗

3 結論

采用王水和飽和氟化氫銨分解試樣，在王水和酒石酸介質中，采用電感耦合等離子體發射光譜法可直接測定粗二氧化碲中銅、鉛、砷、銻、鉍和硒含量。方法簡單，檢出限低，精密度好，準確度高，具有良好的方法先進性，完全滿足生產及貿易的檢測需求。