电感耦合等离子体发射光谱法测定锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中的锌、铜、砷、铅、镉含量

2013-04-29赵晶晶

现代仪器与医疗 2013年6期

赵晶晶

摘要本文采用电感耦合等离子体发射光谱法测定锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中的锌、铜、砷、铅、镉含量。样品经溶解后，引入ICP-AES，同时测定锌、铜、砷、铅、镉含量。该方法与现行方法相比，分析周期短，适用于大宗锌精矿商品进出口检验的要求。试验数据表明，方法的相对偏差较低，精密度好，准确可靠。

关键词锌精矿锌矿石铅锌混合矿锌铜砷铅镉电感耦合等离子体发射光谱法

1 前言

随着锌冶炼产能增加，我国锌原料的进口数量越来越大，锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿的品质直接关系冶炼企业利润空间。此外，锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中含有如铜、砷、铅、镉等有害金属元素，在加工冶炼过程中，这些有害元素不但影响产品质量，降低冶炼价值，而且会从相对封闭的环境进入开放的环境，对包括空气、水、土壤在内的自然环境产生污染效应。国家对矿石中允许存在的有害元素含量标准也日趋降低，GB 20424-2006则直接规定进口锌精矿中砷不得高于0.60%、镉不得高于0.30%[1]。对进口锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中锌含量及各种有害杂质元素的检测非常重要。并且对快速检测的需求日益突出。现有的对锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中锌、铜、锌、铜、砷、铅、镉含量的检测方法，多采用对不同元素逐一样品前处理，再测定，而且测定方法较为复杂，不利于口岸的快速通关。例如现行国标方法GB/T 8151.1-2000采用容量法测定锌含量，方法1需沉淀分离杂质，操作复杂繁琐，方法2使用有机试剂萃取，对环境污染严重[2]；YS/T 461.1-2003[3]测定铅锌混合矿中的铅、锌含量，操作繁琐；以上方法均需对镉含量进行校正，检测流程长。GB/T8151.6-2000[4]和GB/T 8151.8-2000[5]分别采用原子吸收测定铜和镉；GB/T 8151.7-2000采用原子荧光测定砷[6]；YS/T 461.4-2003采用碘滴定法对铅锌混合矿的砷含量进行测定[7]，YS/T 461.7-2003采用原子吸收测定镉[8]。

电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）具有灵敏度高，干扰少、线性范围宽并能连续测定多种元素等优点[9]。本方法旨在采用样品一次前处理，引入ICP-AES仪器，通过对高含量的锌采用次灵敏线，实现同时测定锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中锌、铜、砷、铅、镉含量，精密度和准确度均满足国标要求，方法快速，准确，容易操作，尤其适合口岸大批检验的要求。

2 试验部分

2.1 仪器及分析条件

ICAP6300 型光谱仪（美国热电），发生器功率1150w；辅助器流量1.0L/min；雾化器流量0.5L/min；分析泵速50r/m；观测高度17mm；短波积分时间15s，长波积分时间10s；进样清洗时间30s。波长范围及背景扣除见表1。

2.2 试剂和标准曲线

盐酸，优级纯；硝酸，优级纯；氢氟酸，优级纯；硝酸（1+1）；盐酸（1+1）。水为蒸馏水。

锌标准溶液：准确称取1.0000g纯锌标样（含量99.99%），溶解于30mL硝酸（1+1）中，定容至1000 mL容量瓶，摇匀，此溶液锌浓度为1mg/mL；砷标准溶液：国家标准物质溶液，浓度1mg/mL，GBS04-1714-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心生产；镉标准溶液：国家标准物质溶液，浓度1mg/mL，GBS04-1721-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心生产；铜标准溶液：准确称取1.0000g纯铜标样（含量99.99%），加热溶解于30 mL硝酸（1+1）中，定容至1000 mL容量瓶中摇匀，此溶液的铜浓度为1mg/mL；铅标准溶液：准确称取1.0000g纯铅标样（含量99.99%），加热溶解于30 mL硝酸（1+1）中，定容至1000 mL容量瓶中摇匀，此溶液的铅浓度为1mg/mL；标准曲线的7个点分别由以上各单元素的标准溶液逐级分取、混合，加6 mL盐酸（1+1）稀释至100 mL后得到，具体浓度见表2所示。

2.3 样品选择

本实验选择6个标准样品与锌精矿样品、铅锌混合矿样品各一。标样分别为：BY0110-1（锌精矿，云南锡业集团有限公司研究设计院）；GBW07168（GSO-7）（锌精矿成分分析标准物质，地球物理地球化学勘查研究所）；YSS030-2006（锌精矿，葫芦岛永胜有色金属经贸有限公司）； GBW07286（铜铅锌矿石，地质矿产部武汉综合岩矿测试中心）；GBW07287（铅锌矿石，地质矿产部武汉综合岩矿测试中心）；GBW（E）070080（西安综合岩矿测试中心）；锌精矿和铅锌混合矿均为未知样品。

2.4 样品制备

准确称取于100℃烘至恒重的样品0.1000g，于250mL聚四氟乙烯烧杯中，用少量蒸馏水润湿，加入5mL盐酸，加热溶解30min，加入10mL盐酸， 5mL硝酸， 5mL氢氟酸，冷浸30min后，置于电热板上100℃左右加热2h至样品大部分溶解后，将温度升至150℃完全蒸干后，再加入15mL硝酸（1+1），利用电热板余温加热提取，转动烧杯，使杯壁上待测元素完全溶解后（大约15min即可），完全转入250mL容量瓶中，用水定容至刻度，该溶液为待测液。

2.5 结果计算

各待测元素含量以质量分数表示，按公式（1）计算：

3 结果与讨论

3.1 分析谱线选择

分析谱线的选择需考虑以下几个因素[9]：高浓度元素、有自吸收现象以及发射强度较高的元素选择次灵敏线；低浓度和发射强度较低的元素选择灵敏线；选择无干扰或干扰最小的谱线。

3.2 最佳光谱化条件选择

为获得最佳光谱化测试条件，设计一组正交试验，其中分析泵速范围为25～100r/min，发生器功率范围为950～1250W，雾化器气体流量范围为0.5～1.25L/min，垂直观测高度范围为15～19mm，改变以上4个参数中的任何一个参数值，测各分析线的信背比[10～12]，确定各条分析线的信背比都较高时的仪器条件为最终测试条件。

3.3 方法的检出限和相关性

平行测定空白11次，以3倍测定标准偏差为方法检出限，空白的10倍标准偏差为检出下限[13]，结果见表3。

3.4 准确度

用标准样品做参考标样，5种元素测定结果均在现行方法允许误差范围内，准确度的测定数据见表4。

3.5 回收率

分别称取0.1000g标样，再称取0.1000g样品，用试样溶解方法进行溶解，测定并计算回收率（n=9），结果见表5和表6。

3.6 精密度

对同一样品进行9次测量，计算相对标准偏差，结果见表7。

4 小结

不同含量的锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿均可采用此方法溶样，用ICP-AES法同时测定锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中锌、铜、砷、铅、镉含量。该方法检测范围较宽，检出限低，准确度和精密度均能满足国标和其他现行方法要求，同时还具有简单快速、容易操作的优点，可满足大批检验的要求。

参考文献

[1] 全国有色金属标准化技术委员会.GB 20424-2006 重金属精矿类产品中有害元素的限量规范[s].北京：中国标准出版社，2006.