如何测定地质样品中不同含量的铜

■孟宸羽(青海省核工业地质局青海西宁810000)

如何测定地质样品中不同含量的铜

■孟宸羽
(青海省核工业地质局青海西宁810000)

铜（Cu）在自然界分布很广，其地壳丰度为0.01%。已发现的含铜矿物有280多种，主要的有20多种，按化学成分划分为：自然铜、硫化物及其类似的化合物、氧化物、卤化物、碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐和硫酸盐等形式产出。铜是一种紫红色金属，硬度2.5~3，密度8.5~9g/cm3,熔点1083oC,沸点2567 oC。铜的延展性和导热性强，导电性高，还具有良好的化学稳定性和容易与锌、铅、镍、铝、钛等熔合成合金的性能。

铜王水ICP-MS

1　方法概述

铜的测定方法很多，视铜的含量和实验室的工作条件可以选用不同的分析方法。现在ICP测试矿样方法成熟，很大程度上缩短了分析流程，减少了工作量。

1.1以前实验室的做法

（1）含量0.1%以下的铜，王水熔矿于原子吸收分光光度计测定，因为受仪器灵敏限制，微量铜的测定检出限为8ng/g左右；

（2）含量在0.001%~5%常量铜的的测定，在微量铜的基础上加大称样量,一机兼顾，于原子吸收分光光度计测定，或在带有塞曼效应又连续光谱灯背景校正器的石墨炉；

（3）含量在5%~10%的经常使用氢氧化铵-氯化铵底液极谱法；

（4）含量大于10%的根据不同矿石种类使用不同的容量法。

1.2目前实验室做法

（1）微量铜的测定0.0002%~0.1%适合在直接压样在XRF测定，四酸熔矿在ICP-MS测定；

（2）常量铜的测定0.1%~10%适合直接压样X荧光光谱仪测定，王水熔样ICP适合在ICP-OES测定；

（3）含量大于10%的铜，根据不同矿石，用不同的容量法方法可靠。

2　测定方法

2.1微量铜的测定

2.1.1X荧光光谱法直接测定

2.1.1.1主要仪器

日本理学ZSX-Primus2型荧光光谱仪功率4kw

2.1.1.2分析方法制定

（1）用国家一级标准样品做标准，GSD系列（1-23），GSS系列（1-28），GSR系列（1-6），选择最佳峰值，合理的扣除背景干扰，正确的校正曲线；

（2）将破碎好的样品（200目以下）放到塑料环中，用30MPa的压力进行制样，制好的样品编上分析编号，待测；

（3）将待测样品放入样品盒中，盖好样品盒盖，用吸耳球吹去表面的灰尘，将样品盒放入仪器分析室，关紧仪器所有的门和盖板；

（4）调节好仪器，选择合适的分析方法进行分析测试,可直接获得测定值。

2.1.2ICP-MS测定

（1）主要仪器：赛默飞世尔Xserise2型电感耦合等离子体质谱仪。

（2）标准溶液：可选用不同含量的国家一级标准物质与待测样品同时处理作为标准溶液。

（3）分析方法：称取0.2500g样品于聚四氟乙烯坩埚，至于可控温电热板，经四酸溶解、30%王水提取预处理,移至25mL聚乙烯比色管中，经分取上部分澄清溶液稀释10倍后，在3%硝酸介质下采用电感耦合等离子体质谱法测定。此法可同时测定土壤、水系沉积物及岩石等地质样品中的微量Cu以及铜矿石中其他微量、痕量22种元素。如果采用氢氟酸加硝酸微波消解仪分解试样，可以测定黄铜矿、黄铁矿、闪金矿几多金属矿中44种元素。

（4）调节好仪器，选择合适的分析方法进行分析测试，可直接获得测定值。

2.2常量铜的测定

2.2.1X荧光光谱法直接测定

方法同微量铜的测定2.1微量铜的测定

2.2.2ICP-OES测定

（1）主要仪器：赛默飞世尔ICPA-6300等离子体发射光谱仪

（2）铜标准溶液浓度为0.1mg/mL铜标准溶液由含量为1.00mg/mL标准储备液稀释配制。

（3）分析方法：称取0.1000g样品于100mL烧杯，待溶液蒸至近干，用30%王水溶解提取，根据不同含量定容质25mL比色管，或是100mL容量瓶中，带溶液澄清即可上机测定。难溶样品或是需要测定其他元素，可将样品称取在聚四氟乙烯坩埚中加适量氢氟酸、高氯酸后，在5%左右硝酸性介质中用氩气作为载气，于ICP-OES，在波长328.1nm处测量铜的ICPS吸光度。

（4）调节好仪器，选择合适的分析方法进行分析测试，可直接获得测定值。

2.2.3容量法

一般采用碘量法

2.2.3.1主要试剂

（1）硫代硫酸钠溶液c（Na2S2O3）≈0.05mol/L：在台秤上称取130g硫代硫酸钠溶液，溶于新煮沸并放冷的蒸馏水中，加入1-2g无水Na2CO3，转移到10L试剂瓶中，加水摇匀于暗处放置一周后标定。

（2）碘化钾：分析纯

（3）硫氰酸钾溶液：400g/L称取40g硫氰酸钾置于400mL烧杯中，加入100mL水溶解后，加入2g碘化钾，待溶后，加入2mL5g/L淀粉溶液，滴加约0.04mol/L50%I溶液至刚好呈蓝色，再用硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色消失。

（4）淀粉溶液5g/L：称取2.5g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，慢慢加入到沸腾的500mL蒸馏水中，继续煮沸至溶液透明，取下冷却，现用现配。

（5）盐酸，硝酸，硫酸

（6）氨水溶液

（7）乙酸铵溶液300g/L：称取90g乙酸铵置于400mL烧杯中，加入150mL水和100mL冰乙酸，待溶解后，用水稀释至300mL，混匀。此溶液PH值为5。

（8）氟氢化氨饱和溶液

2.2.3.2分析方法

（1）硫代硫酸钠溶液的标定。称取纯铜（99.99%以上）0.1000g，置于300mL锥形瓶中，加入5mLHCl和5mLHNO3低温溶解完全，加热蒸发至近干，吹水5mL左右，再次加热蒸发至近干，然后加入约30mL水，加热煮沸使可溶盐溶解，冷却。用滴管滴加氨水和NH4HF2饱和溶液调节酸度，加入1~2g碘化钾，摇匀，迅速用硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色。加入2mL淀粉溶液，继续滴定至暗蓝色，加入2mL硫氰酸钾溶液，继续滴加至蓝色消失即为终点，平行标定四份，根据Cu质量，计算Na2S2O3溶液每毫升对应Cu的质量浓度。

（2）粗铜、铜粉的测定。准确称取0.2500g试样，置于150mL烧杯中，加入5mLHCl和5mLHNO3盖上表面皿低温溶解完全（如果还有颗粒难溶解，可加入少量的氟化铵和适量硝酸继续溶解），用少量水吹洗表面皿和杯壁，冷却，移入100mL容量瓶中定容，分取10.00mL于300mL锥形瓶中，低温加热蒸发至近干，吹水5mL左右，再次加热蒸发至近干，然后加入约30mL水，加热煮沸使可溶盐溶解，冷却。用滴管滴加氨水和NH4HF2饱和溶液调节酸度，加入1-2g碘化钾，摇匀，迅速用硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色。加入2mL淀粉溶液，继续滴定至暗蓝色，加入2mL硫氰酸钾溶液，继续滴加至蓝色消失即为终点。由消耗Na2S2O3溶液的体积，计算Cu的含量百分数。

3　讨论

3.1快速分析

实验室经常会收到数量不多，急于要结果的样品。在得知大概含量范围的情况下，可以准确选择测试方法，合适的方法对快速、准确的报出分析结果都至关重要，一般都可在24小时内报出。

3.2难溶样品的处理

对于难溶的样品在ICP-MS、ICP上的测定，应适量加入氢氟酸、高氯酸，可使样品彻底分解。例如GSD-12经王水溶样，测定Cu值一般为950~1000 ppm之间，经四酸溶样后测定值为1100~1200ppm之间，与标准值1230接近。

3.3测铜的检出限问题

如果以样品空白做检出限试验，结果会很低（设备比较稳定，无明显波动），根据不同的仪器测定方法计算其的检出能力。

[1]岩石矿物分析编写组.岩石矿物分析第二分册(第四版)[M].北京：地质出版社，2011.

[2]冯先进，屈太原.电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）最新应用进展[J].中国无机化学分析，2011.

How the different content of copper in geological sample

Meng Chen yu
(810000),the nuclear industry geological survey in qinghai province,qinghai xining

copper(Cu)is widely distributed in nature,the crustal abundance of 0.01%.Have found containing copper content has more than 280,the main has more than 20,according to the chemical composition is divided into:natural copper,sulphur and similar compounds,oxide,halide,carbonate,silicate,phosphate and sulphate and other forms of output.Copper is a kind of purple metal,hardness is 2.5~3,8.5~9 g/cm3 density,melting point 1083 oC,the boiling point of 2567 oC.The ductility of copper and thermal conductivity,high electrical conductivity, but also has good chemical stability and easy with zinc,lead,nickel,aluminum,titanium fusion into the performance of the alloy.

copper;Aqua regia.Icp-ms;

P578.2+5[文献码]B

1000-405X（2016）-1-381-2