離子發射光譜法測定鉛泥中的二氧化硅含量

張 芳，付國秀

（1.商州區惠量檢測有限公司，陜西 商洛 721000；2.洛南環亞源銅業有限公司，陜西 商洛 721000）

鉛泥是指氧化鋅焙砂或氧化鋅煙塵經酸性浸出所產的浸出渣，含鋅一般在5%左右、含鉛在30%左右，冶煉企業為了提高鋅、鉛的回收率，一般將鉛泥配料后進富氧側吹爐高溫熔煉，生產粗鉛，回收次氧化鋅。鉛泥中二氧化硅的含量直接影響熔煉過程中熔劑的配比和渣的流動性，鉛泥中二氧化硅含量一般在2.00%～18.00%之間，因此，快速準確的測定鉛泥中二氧化硅含量對熔煉生產有著非常重要的指導作用。二氧化硅的測定方法有硅鉬藍分光光度法、重量法、氟硅酸鉀容量法。當前，鉛泥中的二氧化硅分析普遍采用硅鉬藍分光光度法［1］。這種檢測方法具有檢測成本低、分析結果準確等優點，適宜于結算樣品的分析，缺點是分析操作流程長，不能快速進行批量檢測。為了縮短分析時間，快速進行批量檢測，本文研究了離子發射光譜法測定鉛泥中的二氧化硅含量［2］，對儀器工作參數進行了研究，采用徑向觀測方式解決了常量分析問題；采用擬合校準曲線法進行測定，提高了分析結果的準確度。分別對兩批鉛泥中的二氧化硅通過加標回收率和精密度試驗，回收率分別是101.38%和98.30%，相對標準偏差分別為2.24%和0.98%，證明該方法具有良好的回收率和精密度。并對兩批鉛泥中的二氧化硅含量采用硅鉬藍分光光度法［3］和離子發射光譜法測定對比，兩種方法測定的結果基本吻合。通過試驗和分析方法比對，采用離子發射光譜法測定鉛泥中的二氧化硅分析結果準確可靠，能快速進行批量檢測，可及時指導生產。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

1.儀器：5100離子發射光譜儀；SX-8-10箱式電阻爐；AUW120型電子分析天平（分度值0.000 1 g）（日本島津國際貿易有限公司）；AUW120D型精密電子分析天平（分度值0.000 01 g）（日本島津國際貿易有限公司）；高純氬氣（純度＞99.999%）。

2.試劑：氫氧化鈉（分析純）；鹽酸（優級純）；試驗用水為電阻率18.23 MΩ·cm的去離子水。

1.2 標準溶液

1.二氧化硅標準儲存溶液（1 mg／mL）：稱取0.500 0 g優級純二氧化硅（經950℃灼燒30 min，置于干燥器中冷卻至室溫）于盛有5 g熔劑（2份無水碳酸鈉和1份無水碳酸鉀，1份硼酸混勻）的鉑金坩堝中，再覆蓋2 g混合熔劑，置于900～950℃高溫爐中熔融60 min，稍冷，將坩堝外部用去離子水吹洗干凈后置于300 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入150 mL去離子沸水浸出，洗凈坩堝，冷卻至室溫，移入500 mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，儲存于塑料瓶中。

2.標準溶液（100μg／mL）：準確移取50.00 mL標準儲存溶液于500 mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，儲存于塑料瓶中。

1.3 試驗方法

1.試驗選定儀器最佳工作參數見表1，分析元素的波長為251.6 nm及觀察方式為徑向。

表1 儀器工作參數

2.樣品的預處理。將鉛泥樣品在105±5℃的干燥箱中烘120 min后置于干燥器中冷卻至室溫，準確稱取0.300 0 g試樣，將試樣置于預先底部鋪有3 g氫氧化鈉的鎳坩堝中，再覆蓋1 g氫氧化鈉，蓋上坩堝蓋，將坩堝放在坩堝架上，然后將坩堝及坩堝架一起放入箱式電阻爐中，從低溫升起在680℃熔融15 min，取出冷卻，將坩堝外部用去離子水吹洗干凈后置于300 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入80 mL去離子沸水浸出，待反應停止后慢慢加入20 mL優級純鹽酸調整酸度，用優級純鹽酸（10%）洗液洗凈坩堝，待試液冷卻后，移入250 mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，用快速濾紙干過濾部分試液于原聚乙烯燒杯中。準確分取濾液10.00 mL于100 mL容量瓶中，加入5 mL優級純濃鹽酸，用離子水稀釋定容至刻度，搖勻。同時做試劑空白，與標準系列溶液在相同條件下測定。

3.校準曲線溶液的配制。分別移取0.00、2.50、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00 mL的SiO2標準溶液于一組100 mL容量瓶中，加入5 mL優級純濃鹽酸，用去離子水稀釋至刻度，搖勻。此二氧化硅的校準曲線濃度分別為：0.00、2.50、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00μg／mL。

4.精密度試驗。對1＃、2＃鉛泥中的二氧化硅分別進行7次重復測定，其測定結果見表2。

表2 二氧化硅精密度測定結果 %

由表2可以看出，1＃、2＃鉛泥中的二氧化硅經7次重復測定得到的結果之間的重現性很好。

5.回收率試驗。為驗證方法的準確度，將優級純二氧化硅經950℃灼燒30 min，置于干燥器中冷卻至室溫。分別稱取1＃、2＃鉛泥試樣，對1＃樣品坩堝中加入優級純二氧化硅0.005 10 g、2＃樣品坩堝中加入優級純二氧化硅0.010 41 g。按樣品的預處理方法進行樣品預處理，與標準系列溶液在相同條件下測定，測定結果見表3。

表3 回收率試驗測定結果

由表3可看出，用該方法對1＃、2＃樣品分別加入一定量的優級純二氧化硅，測定其二氧化硅的總含量，回收率分別是101.38%、98.30%，加標回收率符合國家標準（回收率的允許限為80%～120%）的要求，說明該方法測定鉛泥中的二氧化硅是準確可行的。

6.分析方法對比試驗。對1＃、2＃鉛泥試樣中的二氧化硅分別采用硅鉬藍分光光度法和離子發射光譜法進行分析結果對比。兩種檢測方法的分析結果見表4。

表4 分析結果對比表 %

由表4可以看出，鉛泥中的二氧化硅用離子發射光譜法和硅鉬藍分光光度法測定的結果基本吻合，說明用離子發射光譜法測定鉛泥中的二氧化硅是可行的。

2 結果與討論

2.1 分析譜線的選擇

選用了二氧化硅常用的幾條譜線212.4、221.6、250.6、251.6、288.1 nm進行測定，通過對光譜圖的分析，分析強度值的對比，本方法選用靈敏度高、干擾元素少的251.6 nm譜線作為分析用譜線。

2.2 儀器參數選擇

試驗表明，當儀器功率為1 150 W，觀測高度為12 mm，輔助氣體流量為0.5 L／min，霧化器流量為0.6 L／min，蠕動泵轉速為50 r／min時，二氧化硅的光譜強度最穩定。

2.3 觀察方式的選擇

由于鉛泥中二氧化硅含量一般在2%～18%，屬于常量分析，且浸出渣中鐵、鈣、鉛含量比較高，浸出渣成分復雜，因此采用徑向觀測方式，徑向觀測方式具有靈敏度低、干擾小，檢測范圍廣，適合分析基體復雜、含量較高的樣品。

2.4 標準曲線及相關系數

依據試驗確定的儀器最佳測定條件，依次測定二氧化硅標準系列溶液。在儀器最佳工作條件下，測定二氧化硅標準溶液的強度，以標準溶液的濃度對應發射強度進行擬合校準工作曲線，SiO2標準溶液工作曲線的相關系數為0.999 94。

2.5 酸度的影響

分別在1%、3%、5%、7%、10%的鹽酸介質中，其他參數都不變的條件下測定5.00μg／g的二氧化硅的強度值，發現酸度過小檢測強度值減弱，酸度在5%、7%和10%時檢測強度值基本不變，但酸度過大對儀器腐蝕嚴重。因此本文選擇酸度保持在5%的鹽酸介質。

3 結 論

本文對鉛泥中的二氧化硅含量分析采用加氫氧化鈉進行高溫熔融，用鹽酸調整酸度，保持5%的鹽酸介質中，在離子發射光譜儀最佳測定條件下，波長251.6 nm處，用徑向觀測方式測定鉛泥中的二氧化硅含量，通過精密度試驗、回收率試驗和分析方法結果對照試驗，都表明該分析方法分析結果準確可靠，并具有以下優點：（1）分析過程使用的試劑種類少，僅僅只需要氫氧化鈉、優級純鹽酸和去離子水；（2）操作方法簡潔快速，能快速進行批量檢測，可及時指導生產；（3）測定范圍廣，對二氧化硅含量在2.00%～18.00%之間的浸出渣都可以快速進行批量檢測。

總之，用離子發射光譜法測定鉛泥中的二氧化硅，具有操作簡單快速、使用的試劑種類少、檢測范圍廣、基體干擾小、能進行批量檢測分析，具有較高的精密度和準確度，可以及時指導生產，該方法測定鉛泥中二氧化硅含量是準確可靠的。