火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中铜、锌、铬含量*

李昌丽，蒋晓光，张彦甫，褚宁，李卫刚，林忠

(鲅鱼圈出入境检验检疫局，辽宁营口 115007)

火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中铜、锌、铬含量*

李昌丽，蒋晓光，张彦甫，褚宁，李卫刚，林忠

(鲅鱼圈出入境检验检疫局，辽宁营口 115007)

红土镍矿样品用盐酸、硝酸分解，残渣用焦硫酸钾熔融，在稀盐酸介质中，采用氘灯扣除背景，分别用原子吸收光谱仪于波长324.8，213.9，357.9 nm处，使用空气–乙炔火焰，测量铜、锌、铬的含量。在最佳实验条件下，铜、锌、铬的质量浓度分别在0.50～2.50，0.30～1.50，0.50～4.50 mg/L范围内与吸光度线性关系良好，相关系数r分别为0.998 6，0.994 3，0.994 2。方法检出限铜为0.006 7 mg/L，锌为0.001 0 mg/L，铬为0.001 4 mg/L，加标回收率为95.0%～105.7%。精密度试验验证铜、锌、铬的含量分别在0.01%～0.50%，0.01%～1.00%，0.01%～4.00%范围内重复性和再现性较好。此方法适合于红土镍矿中铜、锌、铬含量的测定。

火焰原子吸收光谱法；红土镍矿；铜；锌；铬

镍矿床按照地质成因分为岩浆型硫化镍矿和风化型红土镍矿，目前约有60%的镍从硫化矿中提取，然而，随着硫化镍矿资源日趋枯竭，人们将镍来源转移到占全球镍资源72%的红土镍矿上［1–2］。红土镍矿勘查和采矿成本低，全球约有4 100万吨镍金属量，可以生产出氧化镍、硫镍、铁镍等中间产品，以解决硫化镍原料不足的问题，成为未来镍的主要来源［3］。国内外对红土镍矿的品质指标尚没有统一的规定，检验标准相对缺乏，因此，建立快速、准确、可靠的红土镍矿中各元素的化学分析方法和相应的国家标准对红土镍矿资源的开发与利用具有重要意义［4］。铜、锌、铬普遍存在于红土镍矿中，其含量一般分别在0.01%～0.5%，0.01%～1%，0.01%～4%。随着近几年我国进口红土镍矿数量的急剧增加，对其中的铜、锌、铬含量分析要求越来越高。矿物中铜、锌、铬的分析方法主要有火焰原子吸收光谱法［5–8］、电感耦合等离子体发射光谱法［9–10］、分光光度法［11］、X射线荧光光谱法［12–13］和滴定法［14–15］，火焰原子吸收光谱法为单元素或双元素测定方法。笔者建立了火焰原子吸收光谱法连续测定红土镍矿中铜、锌、铬含量方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

原子吸收光谱仪：ZEEnit700型，附铜、锌、铬空心阴极灯，德国耶拿公司；

铜、锌、铬、铁、锰、铅、钙等标准贮备液：浓度均为1.0 mg/mL；

所有试剂均为分析纯，水为实验室用二级水。

1.2 仪器工作条件

铜：波长324.8 nm，灯电流3.0 mA，狭缝宽度1.2 nm，观测高度6.0 mm，乙炔流量50 L/h；

锌：波长213.9 nm，灯电流5.0 mA，狭缝宽度0.8 nm，观测高度6.0 mm，乙炔流量55 L/h；

铬：波长357.9 nm，灯电流7.0 mA，狭缝宽度0.5 nm，观测高度7.0 mm，乙炔流量100 L/h。

1.3 样品

选用5个水平的红土镍矿样品，其主要化学成分见表1。

表1 红土镍矿主要成分含量参考值

1.4 试样的分解

酸溶法：称取0.5 g试样(精确至0.000 1 g，随同试样进行空白试验)，置于200 mL聚四氟乙烯烧杯中，以少许水润湿，加入15 mL盐酸、5 mL硝酸、5 mL氢氟酸、1 mL高氯酸，盖上表面皿，低温加热至微沸并保持45 min。稍冷，用少许水吹洗表面皿及杯壁，继续加热至高氯酸白烟冒尽，冷却，加入5 mL硝酸，微热溶解盐类，冷却至室温，用中速滤纸过滤于100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

碱熔法：称取0.5 g试样(精确至0.000 1 g，随同试样进行空白试验)，置于30 mL刚玉坩埚中，加1.3 g碳酸钠和2.7 g过氧化钠，充分混匀。在(800±10)℃的马弗炉中放置20 min，取出，冷却。将坩埚放入400 mL烧杯中，用热水浸取并洗出坩埚，加20 mL盐酸，煮沸至溶液清亮，取下，冷却至室温，移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

酸溶–焦硫酸钾熔融残渣法：称取0.5 g试样(精确至0.000 1 g，随同试样进行空白试验)置于250 mL烧杯中，加水润湿，加30 mL盐酸、10 mL硝酸，盖上表面皿，低温加热溶解并蒸发至近干，稍冷，用水冲洗表面皿及杯壁，补加10 mL盐酸，加热使盐类溶解，煮沸2～3 min，冷却，用中速滤纸过滤于250 mL烧杯中，将滤液作为主液保存。将残渣连同滤纸移入铂坩埚中，炭化，在800 ℃左右灼烧1 h，冷却，加几滴水润湿，加5 mL氢氟酸和5滴硫酸(1+1)，低温加热至三氧化硫白烟冒尽，冷却，加5～6 g焦硫酸钾，在700 ℃左右熔融30 min，冷却，用热水浸取，将浸出液浓缩至约10 mL，合并于主液中，冷却至室温，转移到100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

1.5 测量

将上述试液稀释合适倍数，分别用原子吸收光谱仪于波长324.8，213.9，357.9 nm处，用空气–乙炔火焰，以水调零，测量试液及随同试样空白溶液中铜、锌、铬的吸光度。从工作曲线上查得相应的铜、锌、铬的浓度。

2 结果与讨论

2.1 试样的分解

分别采用试验得出的酸溶法、碱熔法和酸溶–焦硫酸钾熔融残渣法对4#样品、7#样品和标准物质GBW07283进行分解，用火焰原子吸收光谱法对样品中铜、锌、铬含量进行测定，测定结果见表2。

表2 3种溶样方法处理样品的铜、锌、铬含量测定结果 %

通过铜、锌、铬含量结果对比可知，用3种方法处理样品后测定的铜、锌含量结果基本一致，酸溶处理后铬含量结果明显低，其它两种方法处理后铬含量基本一致。而碱熔法引入盐分较多，容易烧结堵塞燃烧缝口，因此，铜、锌、铬含量同时测定采用盐酸、硝酸分解，焦硫酸钾熔融残渣法分解试样。

2.2 工作曲线

配制系列混合标准溶液如表3所示，溶液中均加入2 mL盐酸。使用空气–乙炔火焰，分别用原子吸收光谱仪于波长324.8，213.9，357.9 nm处，以水调零，测量系列混合标准溶液的吸光度，然后减去系列混合标准溶液中“零浓度”溶液的吸光度，以铜、锌、铬的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制工作曲线，回归方程和相关系数见表4。以平行测定11次试剂空白结果的3倍标准偏差计算方法检出限［16］，见表4。

表3 系列混合标准溶液测定结果 mg/L

表4 标准曲线回归方程和方法检出限

2.3 干扰试验

根据各元素含量的不同，分别在0.5 mg/L铜标准溶液、0.3 mg/L锌标准溶液和0.5 mg/L铬标准溶液中加入一定量的铁、镍、钙、铅、锰、钴等共存元素进行干扰试验。结果表明：100 mL标准溶液中，低于56 mg铁、6 mg镍、20 mg钙、5 mg铅、3 mg锰、1 mg钴均不干扰铜、锌、铬的测定。实际遇到的红土镍矿镍含量大多在0.5%～3.0%之间，铁量一般不高于56%，其它各组分含量参考值见表1。

2.4 加标回收试验

在处理后的试液中加入一定量铜、锌或铬标准溶液进行回收率试验，试验结果见表5。

表5 方法加标回收率

由表5可知，铜、锌、铬的加标回收率为95.0%～105.7%，说明该方法具有较高的准确度。

2.5 精密度试验

依据国家标准GB/T 6379.2规定［17］，选择8个实验室对5个红土镍矿样品分别进行4次独立测定，精密度试验结果及方法的精密度方程分别见表6、表7。

表6 精密度试验结果 %

表7 精密度方程

精密度试验结果表明，采用线性内插法计算得铜、锌、铬含量分别在0.01%～0.50%，0.01%～1.00%，0.01%～4.00%范围内有良好的实验室内重复性和实验室间再现性。

3 结论

采用酸溶–焦硫酸钾熔融残渣法处理样品，火焰原子吸收光谱法测定铜、锌、铬的含量具有操作简单、检出限低、精密度和准确度高的特点，能够满足红土镍矿的检验要求。

［1］ 朱训.中国矿情(第二卷)：金属矿产［M］.北京：科学出版社，1999.

［2］ 王成彦，尹飞，陈永强，等.中国有色金属学报［J］，2008，18(Z1): S1–S8.

［3］ 李启厚，王娟，刘志宏.世界红土镍矿资源开发及其湿法冶金技术的进展［J］.矿产保护与利用，2009(6): 42–46.

［4］ 胡顺峰，姜涛，李海印.红土镍矿品质特点及检验方法探讨［J］.中国矿业，2008，17(10): 82–85，89.

［5］ ISO 5889: 1983 Manganese ores and concentrates Determination of aluminium，copper，lead and zinc contents；Flame atomicabsorption spectrometric method［S］.

［6］ ISO 6351: 1985 Nickel Determination of silver，bismuth，cadmium，cobalt，copper，iron，manganese，lead and zinc contents；Flame atomic absorption spectrometric method［S］.

［7］ 周凯，孙宝莲，李波，等.火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中锌［J］.冶金分析，2011，31(10): 57–61.

［8］ 王虹，冯宇新，苏明跃，等.火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中铬［J］.冶金分析，2007，27(9): 54–56.

［9］ 王国新，许玉宇，王慧，等.电感耦合等离子体发射光谱法测定红土镍矿中镍钴铜［J］.岩矿测试，2011，30(5): 572–575.

［10］ 何飞顶, 李华昌, 袁玉霞. 氢化物发生—原子荧光光谱法同时测定红土镍矿中砷锑铋[J].冶金分析, 2011, 31(4): 44-47.

［11］ GB/T 2466–2008 硫铁矿和硫精矿中铜含量的测定火焰原子吸收光谱法和分光光度法［S］.

［12］ 张建波，林力，王谦. X射线荧光光谱法同时测定红土镍矿中主次成分［J］.冶金分析，2008，28(1): 15–19.

［13］ GB/T 24519–2009 锰矿石镁、铝、硅、磷、硫、钾、钙、钛、锰、铁、镍、铜、锌、钡和铅含量的测定波长色散X射线荧光光谱法［S］.

［14］ ISO 6331: 1983 Chromium ores and concentrates Determination of chromium content Titrimetric method［S］.

［15］ GB/T 8152.4–2006 铅精矿化学分析方法 锌量的测定EDTA滴定法［S］.

［16］ 王忠厚，马成龙.与检出限有关的几个概念［J］.光谱学与光谱分析，1987，8(3): 79–80.

［17］ GB/T 6379.2–2004 测量方法与结果的准确度(正确度和精密度) 第2部分：确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法［S］.

Determination of Copper, Zinc and Chrome Content in Laterite Nickel Ores by Flame Atomic Absorption Spectrometry

Li Changli，Jiang Xiaoguang，Zhang Yanfu，Chu Ning，Li Weigang，Lin Zhong
(Bayuquan Entry-Exit Inspection and Quarantine，Yingkou 115007, China)

The laterite nickel ore sample was decomposed with hydrochloric acid and nitric acid，the residue was melted with potassium pyrosulfate. Then in diluted hydrochloric acid medium，the content of copper，zinc and chrome was determined by fl ame atomic absorption spectrometry at 324.8，213.9, 357.9 nm，respectively. The background was deducted with deuterium lamp. Under optimized experimental conditions，the absorbance was linear with copper，zinc and chrome concentration in the range of 0.50–2.50 mg/L，0.30–1.50 mg/L and 0.50–4.50 mg/L, respectively. The correlation coef fi cients were 0.998 6, 0.994 3, 0.994 2, respectively. The detection limits for Cu，Zn and Cr were 0.006 7，0.001 0，0.001 4 mg/L, respectively. The recoveries ranged from 95.0% to 105.7%. The repeatability and reproducibility were better as copper，zinc and chrome content range from 0.01% to 0.50%，0.01% to 1.00%，0.01% to 4.00%, respectively. This method was applicable for the determination of copper，zinc and chrome content in laterite nickel ore.

fl ame atomic absorption spectrometry; laterite nickel ores; copper; zinc; chrome

0657.31

A

1008–6145(2012)03–0024–04

10.3969/j.issn.1008–6145.2012.03.007

*国家质检总局科研项目(2009IK072)；中国检验检疫行业标准制订项目(2009B624)

联系人：蒋晓光；E-mail: jxg6151117@sohu.com

2012–03–08