ICP-AES测定铜烟灰中Zn、Cu、Bi、In、Sn、Pb

邵从和（铜陵有色金属集团控股有限公司 技术中心，安徽 铜陵 244000）



ICP-AES测定铜烟灰中Zn、Cu、Bi、In、Sn、Pb

邵从和
（铜陵有色金属集团控股有限公司 技术中心，安徽 铜陵 244000）

摘 要：建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铜烟灰中锌、铜、铋、铟、锡、铅的分析方法。选择锌、铜、铋、铟、锡、铅的分析谱线分别为206.200，224.700，306.772，230.605，189.991，283.305 nm。方法使用盐酸+硝酸（3+1）分解试样，在10%的王水介质中测定，并对仪器工作参数进行了优化，对测定元素分析线的选择、干扰元素的影响等进行了研究。由仪器自动拟合，测定元素校准曲线的相关系数分别为Zn：0.999908、Cu：0.999979、Bi：0.999920、In：0.999973、Sn：0.999881、Pb：0.999985，方法的检出限在0.012～0.19 mg/L之间，相对标准偏差（n=11）在1.09%～12.79%之间，加标回收率在95.00%～115.8%之间，完全能够满足工业生产快速准确测定的要求。

关键词：电感耦合等离子体原子发射光谱法；铜烟灰；锌；铜；铋；铟；锡；铅

1 引言

铜烟灰是铜系统密闭鼓风炉和转炉的电收尘混合烟灰，是火法炼铜过程产生的、含有大量有价金属和有害金属的二次资源［1］。一方面我国有色金属需求强劲，而有色资源的储量则日益减少；另一方面有色金属行情待续低迷，无论是矿山还是冶炼企业效益都急剧下滑［2］。在此背景下，各冶炼企业进一步深化了对烟灰等冶炼废弃物中含有的有价金属的认知，不断采用新技术、新方法加强对其综合回收的研究，回收率不断提高，取得了明显的经济效益和社会效益［3-4］。要想最大限度地开发利用好烟灰这一可贵的二次资源，对于此类物料的快速准确检测也显得尤其重要。

我们使用电感耦合等离子发射光谱仪同时测定其中多种元素，大大提高了分析速度，可以及时准确地给烟灰综合回收利用做强有力的检测技术支撑。在此情况下我们制定了电感耦合等离子发射光谱法测定烟灰中锌、铜、铋、铟、锡、铅分析方法。

该方法简单、快速、干扰少、精密度好，准确度高，检测范围宽，具有其它方法无法比拟的优势，完全满足工业生产测定的要求。

2 试验部分

2.1试剂与仪器

2.1.1主要试剂

HCl；HNO3；王水；所用试剂为分析纯，试验用水为超纯水。

系列标准贮备溶液：

锌：1.0 mg/mL，准确称取去除表面氧化的锌片（≥99.99%）0.5000 g于烧杯中，加20 mL盐酸（1+1），在低温电炉上溶解完全，取下冷至室温，移入500 mL容量瓶中定容；此溶液含锌1.0 mg/mL。

铜：1.0 mg/mL，准确称取用冰乙酸处理过的铜片（≥99.99%）0.5000 g于烧杯中，加20 mL硝酸（1+1），在低温电炉上溶解完全，取下冷至室温，移入500 mL容量瓶中定容；此溶液含铜1.0 mg/mL。

铋：1.0 mg/mL，准确称取金属铋 （≥99.99%）0.5000 g于烧杯中，加50 mL硝酸（1+1），在低温电炉上溶解完全，取下冷至室温，加入酒石酸（100g/L）20 mL，移入500 mL容量瓶中定容；此溶液含铋1.0 mg/mL。

铟：1.0 mg/mL，准确称取金属铟 （≥99.99%）0.5000 g于烧杯中，加20 mL硝酸（1+1），在低温电炉上溶解完全，取下冷至室温，移入500 mL容量瓶中定容；此溶液含铟1.0 mg/mL。

锡：1.0 mg/mL，准确称取金属锡 （≥99.99%）0.5000 g于烧杯中，加100 mL盐酸（1+1），在低温电炉上溶解完全，取下冷至室温，移入500 mL容量瓶中定容；此溶液含锡1.0 mg/mL。

铅：1.0mg/mL。准确称取金属铅 （≥99.99%）0.5000g于烧杯中，加20mL硝酸（1+1），在低温电炉上溶解完全，取下冷至室温，移入500mL容量瓶中定容；此溶液含铅1.0mg/mL。

2.1.2仪器

Prodigy ICP发射光谱仪（美国Teledyne Leeman Labs 公司）；AB104-N电子分析天平（梅特勒-托利多）。

2.2试验方法

称取0.2000g试料于100mL三角烧杯中（随同试料做空白实验），用水润湿，加20mL王水，盖上表皿，低温至试料溶解完全，取下稍冷。用水冲洗表皿及杯壁，煮沸，取下冷却，加20mL王水移于200mL容量瓶中，以水定容，混匀。在选定的工作条件下与标准溶液系列同时进行测定，并根据标准曲线计算试料中Zn、Cu、Bi、In、Sn、Pb的含量。

3 结果与讨论

3.1仪器工作条件的优化

配制10.0 μg/mL Bi、Cu、In、Pb、Sn、Zn的溶液，进行分析条件的优化。分析条件：泵速：80～110 rpm；RF功率：750～1750 W ；雾化器压力：22～30 psi；辅助气流量：0.25～1.0L/min；积分时间：Uv 10～35s；Vis 5～25s。

试验采用以单个条件为变量，其他条件不变，测量标液信号和背景，计算信背比。从而确定最终的仪器工作参数见表1。

表1　仪器工作参数

3.2分析谱线的选择

根据分析谱线的选择原则，选取光谱干扰最小，谱线强度最大的谱线为测定时的分析谱线［5］。锌、铜、铋、铟、锡、铅的分析谱线分别为206.200，224.700，306.772，230.605，189.991，283.305 nm。

3.3称样量的选择

分别称取0.1g，0.2g，0.3g，0.5g 1#铜烟灰试样，按实验方法，在选定的仪器工作参数下，测定各元素含量见表2。

结果表明，0.1g的称样量代表性较差，结果相差较大，当称样量达到0.2g时，称样量对结果的影响不大，考虑到称样量过大引入的基体干扰，本实验选择称样量为0.2g。

3.4溶样体系的选择

试验考察了王水、溴+王水、氯酸钾+王水、酒石酸+硝酸体系对样品溶解的影响，发现各溶样体系对待测元素测定无明显影响，且溶液清亮无不溶物。考虑实验的易操作性，选择王水溶解样品。见表3。

3.5介质和酸度的选择

试验通过测定各元素混合标准溶液在5%王水、10%王水、10%硝酸、10%盐酸中各元素的光谱强度来确定实验的介质和酸度。见表4。

表2　称样量的选择试验%

表3　溶样体系的选择试验%

表4　介质及酸度选择试验icps

结果表明，王水、硝酸、盐酸介质对测定结果影响不大，考虑到溶样体系中使用王水，为了保持样品溶液引入酸的一致性，选择王水作为介质。试验中10%王水介质中各元素的光谱强度均强于5%王水，故本实验选择10%王水作为介质。

3.6线性范围及检出限

分别配制各元素浓度分别为Bi：0.00、50.00、20.00、5.00μg/mL；Cu：0.00、20.00、50.00、100.00μg/mL；In：0.00、0.50、1.00、2.00μg/mL；Pb：0.00、50.00、100.00、200.00 μg/mL；Sn：0.00、1.00、5.00、10.00 μg/mL；Zn：0.00、200.00、100.00、50.00 μg/mL的混合标准工作溶液。

按选定的仪器工作条件对标准工作溶液进行测定，以各被测元素的强度为纵坐标，质量浓度为横坐标绘制标准曲线，各元素的线性范围、线性回归方程、相关系数见表5。将空白溶液进行11次测定，以3倍标准偏差计算方法的检出限，检出限结果见表5。

表5　线性范围、回归方程、相关系数和检出限

3.7干扰试验

铜烟灰中其他主要存在元素为Al，As，Ca，Co，Cr，Fe，Mg，Mn等［6］，分别配制已知浓度的单元素标准溶液，通过在标准溶液中加入一定量的杂质元素进行干扰试验，结果见表6。结果表明，上述共存离子存在下，对测定各元素无干扰。

表6　干扰试验

3.8精密度和回收率试验

按实验方法对3只铜烟灰样品进行测定，并进行加标回收试验，结果见表7和表8。

由表7和表8可知，各元素的加标回收率在95.0%～115.8%之间，RSD在1.09%～12.79%之间，精密度良好。由此可见，该方法是令人满意的。

表7　精密度试验n=11

表8　回收率试验

4 结语

本工作通过单变量法测量仪器信背比优化了仪器工作参数。分析了溶样体系、称样量、介质和酸度等试验条件的影响，考察了干扰试验、精密度和回收率试验等分析方法性能指标。从而确定了电感耦合等离子体原子发射光谱法进行烟灰中铜、铟、锡、铋、铅、锌的分析方法，该方法简单、快捷、结果准确可靠。

参考文献：

［1］关鲁雄, 雷坚志, 郑有材, 等. 铜冶炼厂低铟烟尘中浸取有价金属的研究[J]. 稀有金属, 2008(1):88-93.

［2］吴小东, 沈东升, 陈佩利. 冶炼厂固体废弃物的资源化利用途径及存在问题的对策分析[J]. 环境污染与防治, 2009(6):101-103.

［3］侯新刚, 张琰, 张霞. 从铜转炉烟灰中浸出铜、锌试验研究[J]. 湿法冶金, 2011(1):57-59.

［4］李利丽. 铜冶炼高砷烟灰综合处理流程研究[J]. 中国金属通报, 2011(19):42-43.

［5］杜梅, 徐涛. 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌精矿中铌、锰、钛[J]. 理化检验（化学分册）, 2014(3):317-319.

［6］周正华. 铜烟灰回收铟工艺研究[J]. 稀有金属, 2007(1):118-121.

Determination of Zn, Cu, Bi, In, Sn and Pb in Copper Ash by ICP-AES

SHAO Cong-he
（Tongling Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. Technology Center, Tongling 244000, Anhui, China）

Abstract:An analysis method for the determination of zinc, copper, bismuth, indium, tin and lead in copper ash by ICP-AES was established. Analytical spectral lines of 206.200 , 224.700 , 306.772 , 230.605 , 189.991 , 283.305 nm were chosen for the determination of Zn, Cu, Bi, In, Sn and Pb respectively. Samples were dissolved in hydrochloric acid and nitric acid (3∶1). Samples were determined in 10% aqua regia medium. Instrumental parameters were optimized. The choice of the analytical spectral lines and the influence of interference elements were studied. The linear correlation coefficients fitted by instrument automaticly were Zn: 0.999908, Cu: 0.999979, Bi: 0.999920, In: 0.999973, Sn: 0.999881, Pb: 0.999985. The detection limits were found in the range of 0.012～0.19 mg·L-1with RSD’s (n=11) in the range of 1.09%～12.79% with values of recovery obtained by standard addition method in the range of 95.0%～115.8%.

Keywords:ICP-AES；copper ash；zinc；copper；bismuth；indium；tin；lead

作者简介：邵从和（1963-），男，安徽铜陵人，研究生，高级工程师，主要从事有色重金属、稀贵金属、稀土等矿产品、中间产品和产成品的分析检测。E-mail：tlshao2315@163.com

收稿日期：2015-12-02

中图分类号：O657

文献标识码：A

文章编号：1009-3842（2016）01-0090-06