ICP-OES同时测定湿法炼锌尾矿渣中五种元素

杨贞贞，黄晖，林世旺，陈淮

(三明学院资源与化工学院,福建三明365004)

ICP-OES同时测定湿法炼锌尾矿渣中五种元素

杨贞贞，黄晖，林世旺，陈淮

(三明学院资源与化工学院,福建三明365004)

建立了电感耦合等离子体发射光谱法（ICP－OES），同时测定湿法炼锌尾矿渣中五种金属离子的方法。用硫酸和过氧化氢溶解尾矿渣样，优化ICP－OES同时测定Co、Fe、Cu、Mn、Ni的条件。结果表明，尾矿渣中Co、Fe、Cu、Mn、Ni 5种金属离子的检出限分别为3．187，7．223，5．238，0．8112，1．399μg/L，相对标准偏差(RSD,n=6)在0．50%～2．90%之间，加标回收率在97．1%～102．5%之间。方法快速、准确，可用于同时测定湿法炼锌尾矿渣中共存的5种金属离子。

电感耦合等离子体发射光谱（ICP－OES）；湿法炼锌；尾矿渣；

湿法炼锌尾矿渣中含有大量有价金属，在资源缺乏的当今社会中有效回收有价金属不仅可以减低生产成本，还可以减低环境污染。为了达到双赢目标，综合经济和环境两方面因素考虑，应对湿法炼锌尾矿渣中的大量有价金属进行合理回收利用，而测定矿样中有价金属的含量是进行回收的基础。目前测定尾矿渣中有价金属常采用的方法有ICP-AES法[1-2]，原子荧光光谱法[3]，AAS法[4-5]，分光光度法[6]。AAS法和分光光度法只能测定单元素的检测，由于测定金属的种类多，准备周期长，操作上比较繁琐；原子荧光光谱法有基体效应的影响，无法达到更高检测的要求；而ICP-OES具有灵敏度高，精密度好，动态范围宽，基体干扰小，多元素同时测定的特点，所以实验采用ICP-OES进行测定。用硫酸和过氧化氢对试样进行全处理，用ICP-OES法同时测定尾矿渣中Co、Fe、Cu、Mn、Ni含量分别为：2.45%，0.73%，0.29%，0.12%，0.076%，相对标准偏差在0.50%～2.90%之间，加标回收率在97.1%～102.5%之间，与AAS法比较测定结果基本一致。该方法快速、准确，可用于同时测定湿法炼锌尾矿渣中共存的离子，为探讨湿法炼锌尾矿渣中有价金属合理回收利用提供依据。

1　实验部分

1.1实验仪器和试剂

Optima 7000DV电感耦合等离子发射光谱仪（美国perkin Elmer公司），Co、Fe、Cu、Mn、Ni单元素标准储备液（国家标准物质研究中心），HNO3，H2SO4，H2O2，以上试剂均为优级纯，所用的水为超纯水（电阻率≥18.25MΩ·cm)

1.2金属混合标准溶液配制

金属混合标准溶液由国家标准物质研究中心提供的Co、Fe、Cu、Mn、Ni 5种单元素标准储备液用1%HNO3逐级稀释而成。各元素浓度见表1。

表1金属混合标准溶液

1.3矿样处理

湿法炼锌尾矿渣样品由福建省永春福源锌业提供，样品经破碎、过筛、混匀、缩分后烘干备用。准确称取一定量的100目矿样，用200mL 3mol/L H2SO4和5 mL H2O2溶解，常温搅拌2 h，抽滤后用超纯水定容。取上液通过0.45μm滤膜过滤，备用。

1.4实验方法

采用1.3节方法处理矿样，选择Co、Fe、Cu、Mn、Ni的分析线波长分别为：228.61，238.20，327.39，257.61，231.60 nm。RF功率1300W，雾化气流量0.8 L/min，冷却气流量14.0 L/ min，辅助气流量1.0 L/min，泵速1.5mL/min。用电感耦合等离子体发射光谱仪对福建省永春福源锌业提供的湿法炼锌尾矿渣样品进行测定。

2　结果与讨论

2.1样品溶解条件的选择

实验考察了不同浓度的H2SO4、HCl和HNO3对样品的溶解，结果表明，HCl和HNO3对样品溶解速度慢且不能完全溶解，3 mol/L H2SO4溶解样品，样品能完全溶解，加入H2O2助溶，可大大提高样品溶解速度。故实验选择3 mol/L H2SO4和H2O2溶解样品。

实验考察了温度和溶解时间对样品溶解的影响，结果表明，室温、水浴加热30、40、50、60、70℃等不同温度下，样品的溶解无显著性差别，溶解时间超过100 min，样品即可完全溶解，考虑能源时间成本，故实验选择常温搅拌2 h溶解样品。

2.2 ICP-OES工作参数及元素分析谱线选择

选择发射强度大，灵敏度高，谱线周围背景低，且无其他元素明显干扰的谱线作为元素的分析线。Co分析线波长在238.89 nm时，Mn分析线波长在259.37 nm时，Fe均有较大干扰，故选择228.61nm 为Co的分析线波长，257.61 nm为Mn的分析线波长；Ni分析线波长在221.65 nm时，Co干扰大，故选择231.60 nm为Ni的分析线波长。综上所述，实验选用的工作参数及元素分析线波长见表2。

表2仪器工作条件

2.3被测元素的线性回归方程及相关系数

依ICP-OES工作参数，用电感耦合等离子体发射光谱仪对以上标准液的浓度平行测定3次，测得各元素的线性回归方程及相关系数，结果见表3。

表3元素的线性方程、相关系数

2.4精密度实验和检出限测定

依ICP-OES工作参数，对Co（5μg/mL）、Fe（0.5μg/mL）、Cu（0.5μg/mL）、Mn（0.5μg/ mL）、Ni（0.5μg/mL）平行测定9次，计算方法精密度，方法精密度在0.73%～1.95%之间。重复测定Co、Fe、Cu、Mn、Ni 5种元素空白溶液12次，以3σ计算方法的分别计算5种金属离子的检出限，结果见表4。

表4精密度（n=9）和检出限（n=12）

2.5样品分析及加标回收实验

采用1.3节方法处理矿样，在选定的工作条件下，用电感耦合等离子体发射光谱仪对福建省永春福源锌业提供的湿法炼锌尾矿渣样品平行测定6次，结果见表5。实验表明，尾矿渣中Co、Fe、Cu、Mn、Ni的含量分别为：2.45%，0.73%，0.29%，0.12%，0.076%；5种元素加标回收率在97.1%～102.5%之间，相对标准偏差在0.50%～2.90%之间，能满足测试要求。

表5矿样测定数据结果和加标回收实验(n=6)

续表5

2.6对照实验

采用1.3节方法处理矿样，在选定的工作条件下，分别用电感耦合等离子体发射光谱法（ICPOES）和火焰原子吸收光谱法（AAS）测定同一批矿样中各金属离子的含量，结果见表6。从表中可知，两种方法测定结果基本一致。

表6 ICP-OES与AAS对照试验比较

3　结论

我国钴资源匮乏，湿法炼锌产生的尾矿渣中含大量的有价金属，同时矿渣恣意堆放，又对环境造成严重污染。因此，有效回收尾矿渣中的有价金属钴不仅减轻环境污染还能回收钴等有价金属，解决钴资源匮乏的问题。测定矿样中有价金属的含量是进行有效回收有价金属的前提条件。实验探讨了硫酸和过氧化氢溶解矿样条件及ICP同时测定Co、Fe、Cu、Mn、Ni5种金属离子的工作参数，以ICP-OES法测定福建省永春福源锌业提供的湿法炼锌尾矿渣样品中Co、Fe、Cu、Mn、Ni的含量分别为：2.45%，0.73%，0.29%，0.12%，0.076%。5种金属离子的检出限分别为3.187，7.223，5.238，0.8112，1.399μg/L，加标回收率在97.1%～102.5%之间，相对标准偏差在0.50%～2.90%之间，与AAS法比较测定结果基本一致。该方法具有准备周期短，操作简便快捷，灵敏度高，精密度好，线性范围宽，基体干扰小等优势，可用于同时测定湿法炼锌尾矿渣中共存的Co、Fe、Cu、Mn、Ni 5种离子，为进一步探讨福源锌业湿法炼锌尾矿渣中有价金属合理回收利用提供依据。

［1］宋祥江，罗玉梅．电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铝及铝合金中14种元素含量［J］．理化检验：化学分册，2009，45（8）：1000－1001．

［2］付桂花，杨旭，邱宏喜．硫脲介质ICP－OES测定多金属矿石中的银铝铋钴铜铁锰镍铅锑钛锌［J］．黄金，2015，36 （6）：73－77．

［3］张遴，乐爱山，王昌钊，等．氢化物发生－原子荧光光谱法测定铝锭及铝合金中砷和汞［J］．理化检验：化学分册．2009，45（10）：1197－1199．

［4］陈立华，王敏蕾．火焰原子吸收光谱法测定缅甸红土矿中的镍钴［J］．有色矿冶，2011，27（3）：98－99．

［5］张春梅，王小宽，杨兴华，等．微波消解－浊点萃取－石墨炉原子吸收光谱法测定铜尾矿中痕量铜［J］．理化检验：化学分册，2013，49（12）：1497－1499．

［6］孙冬梅，张新申，许鹏飞，等．分光光度－低压离子色谱法测定Cu2＋、N i2＋、Zn2＋、Pb2＋、Fe2＋和Mn2＋［J］．皮革科学与工程，2009，19（6）：58－64．

(责任编辑：朱联九）

Simultaneous Determ ination of 5 Elements from Zinc Hydrometallurgy Tailings by ICP-OES

YANG Zhen-zhen，HUANG Hui，LIN Shi-wang，CHEN Huai
(School of Resources and Chemical Engineering,Sanming University,Sanming 365004，China)

Amethod for the determination of 5 elements from zinc hydrometallurgy tailingsby ICP-OESwas proposed. The samplewas dissolved by H2SO4and H2O2.Under optimalworking conditions,the detection lim its of Co,Fe,Cu,Mn,Ni were 3.187,7.223,5.238,0.8112,1.399μg/L,respectively.The relative standard deviations for the detected elements(RSD, n=6)were between 0.50%to 2.90%,and the recoverieswere 97.1%～102.5%.Themethod is rapid and accurate,and suitable for determ ination of 5 elements from zinc hydrometallurgy tailings.

ICP-OES;Zinc hydrometallurgy,tailings

0657．31

A

1673－4343（2015）06－0082－05

10．14098／j．cn35－1288／z．2015．06．017

2015－10－16

福建省科技厅重大项目(2013Y4007)；福建省属高校科研专项(JK2012053)；福建省教育厅科技项目(JB12224)；大学生创新项目(201211311008、ZL1223/CS(sj))

杨贞贞，女，福建莆田人，助工。主要研究方向：矿冶分析。通讯作者：黄晖，女，福建闽清人，教授。主要研究方向：矿冶分析。