电感耦合等离子体光谱仪测定锡矿石中锡钨钼铜铅锌含量
2016-10-12黄劲
黄劲
（新疆地矿局第一区域地质调查大队实验室，新疆乌鲁木齐830013）
电感耦合等离子体光谱仪测定锡矿石中锡钨钼铜铅锌含量
黄劲*
（新疆地矿局第一区域地质调查大队实验室，新疆乌鲁木齐830013）
采取偏硼酸锂替代传统的过氧化钠进行熔矿，王水—酒石酸体系提取溶液，电感耦合等离子体光谱仪测定，降低了空白值和检出限，提高了分析效率和分析质量，能同时测定锡矿石中锡和主要伴生组分的含量。经过实验该方法检测限为Sn：0.0008%，Cu：0.0004%，Pb：0.0010%，Zn：0.0017%，W：0.0007%，Mo：0.0015。通过对标准物质的测定，结果与标准值相符满足锡矿石分析要求。
锡矿石；电感耦合等离子体光谱仪；偏硼酸锂
中国锡矿作为单一矿产形式出现的只占12%，共生及伴生的矿产主要有铜、铅、锌、钨、锑、钼等［1］。传统测定锡采用碘量法、重量法［2］、比色法、极谱法［3］、原子荧光法［4-5］和发射光谱法［6］，虽然这些方法范围较广，但能测定的元素比较单一，对于含量较高的干扰元素必须分离，所加试剂较多，操作复杂。为了同时测定锡矿石中主要伴生组分，随着电感耦合等离子体光谱仪［7-9］和x射线荧光光谱仪的应用，锡矿石中多元素的分析已逐渐转移到仪器分析上。本文主要采用电感耦合等离子体光谱仪测定。
电感耦合等离子体光谱仪测定锡矿石中的锡一般采取Na2O2碱溶，该熔剂能熔融绝大多数矿石，但对坩埚的腐蚀也最强烈，且对一些常见元素造成空白偏高。为了解决这2个问题，作者采取了偏硼酸锂作为熔剂［10］，热解石墨坩埚作为熔融器皿进行熔融，超声波提取，电感耦合等离子体光谱仪测定。通过实验该方法能更好地降低检出限，提高精密度，也节约了器皿的消耗。
1 实验部分
1.1仪器及工作参数
仪器：iCAP 6300 Radial型电感耦合等离子体光谱仪（美国赛默飞世尔出品）；
工作参数：ICP射频功率1150W，冷却器流量15.0L/min，辅助气流量0.5L/min，雾化器流量0.7L/min，样品冲洗30s，垂直观测高度12.0mm，分析最大积分时间：短波15s，长波5s，冲洗泵速100r/min，分析泵速50r/min，泵稳定时间5s；
高温电阻炉（最高1200℃，沈阳节能电炉厂）；
BS110S电子天平（0.0001g，赛多利斯公司出品）；
洁盟JP-040S超声波清洗机（带加热功能）；
热解石墨坩埚（用10%的王水煮沸0.5h，干燥后在750℃的马弗炉内灼烧2h备用）。
1.2标准物质和主要试剂
锡矿石成分分析标准物质：GBW07281、GBW07282；
钨矿石成分分析标准物质：GBW07240、GBW07241；
钼矿石成分分析标准物质：GBW07238、GBW07239、GBW07285；
硝酸（优级纯）；盐酸（优级纯）；酒石酸（优级纯）；偏硼酸锂（优级纯，在石墨坩埚内脱水备用）。
1.3元素分析谱线的波长
利用仪器性能特点对每个元素选定2～3条不同级次的谱线进行测定，然后分析观察每条谱线的发射强度，再考虑元素的检出限、共存元素对其干扰和该元素的线性范围，选择测定元素的最佳谱线波长，并校准谱线。各元素分析谱线的波长及参数见表1。
1.4实验方法
称取0.4000g无水LiBO2置于10mL热解石墨坩埚中，再准确称取0.1000g样品，与无水LiBO2混匀，热解石墨坩埚放入瓷坩埚中，将坩埚置于1150℃高温炉中熔融15min。取出坩埚，冷却约1min后，将热解石墨坩埚和熔融的样品一并倒入装有50mL左右含有50%的王水100mL和酒石酸（10g/L）烧杯中，将烧杯放入超声波振荡器（设置温度50℃），待熔盐完全溶解清亮后（约15min），移入100mL容量瓶中，用5%的王水稀释至刻度。
表1 各元素分析波长及谱线级次
1.5空白及标准工作曲线
准确称取0.4000g无水LiBO2按照实验方法制备空白溶液。采用锡矿石成分分析标准物质GBW07281溶解液作为高标溶液绘制标准工作曲线。
2 结果与讨论
2.1方法检测限
按照本文样品分析步骤，分别准确称取0.4000g无水LiBO2作为空白后平行12次测定，测定结果依据公式计算得检出限。方法检出限见表2。
表2 方法检出限
2.2方法精密度和准确度
选择锡矿石成分分析标准物质GBW07281、GBW07282，钨矿石成分分析标准物质GBW07240、GBW07241，钼矿石成分分析标准物质GBW07238、GBW07239、GBW07285共7个，每个标样按照本文实验方法熔融12次，计算每个标准物质的精密度（RSD%）和准确度（相对误差RE%）。实验结果见表3。
2.3提取液的选择
在酸性溶液中Sn4+、MoO42-、WO42-易发生水解，分别形成锡酸、钼酸和钨酸沉淀。在单纯的盐酸体系中锡钨钼不稳定，导致测量结果严重偏低。为了使锡钨钼稳定的在溶液中形成络合物，本文采取了王水—酒石酸体系作为提取液，将酸度提高到25%，提取后未发现明显沉淀。通过实验数据表明该提取液在分析中切实可行。
3 结语
本文采用偏硼酸锂作为熔剂，热解石墨坩埚作为熔融器皿，选择王水—酒石酸体系提取，不仅解决了空白偏高的问题，而且使Sn4+、MoO42-、WO42-在水溶液中形成稳定的络合物，采用电感耦合等离子体光谱仪测定能一次测出锡矿石中锡和主要伴生组分含量，提高了分析效率和分析质量，也减少了熔融器皿的消耗。通过对标准物质的测定，结果与标准值相符满足锡矿石分析要求。
［1］邵厥年，陶维屏.矿产资源工业要求手册［M］.北京：地质出版社，2010：169-174.
表3 方法精密度和准确度
［2］GB/T 1819-2004锡精矿化学分析方法［S］.
［3］王丽莉，刘忠胜，高明姬，尹春梅.硫酸—抗坏血酸—氯化钠体系示波极谱法测定矿石中的锡［J］.吉林地质，2010，29（4）：103-105.
［4］黄治树.原子荧光法测定矿石中微量锡的研究［J］.冶金分析，1995，15（2）：22-24.
［5］刘加召，刘美晨，王琳.氢化物发生法测定地质样品中锡含量［J］.山东国土资源，2011，27（8）：35-37.
［6］刘江斌，武永芝.原子发射光谱法快速测定矿石中锡［J］.冶金分析，2013，33（3）：65-68.
［7］王芸.矿石中锡的测定［J］.河北地质，2012，（2）：47-48.
［8］杨慧玲，夏辉，杜天军，白露，秦九红，铁锦林.电感耦合等离子体发射光谱法同时测定锡矿石中锡钨钼铜铅锌［J］.岩矿测试，2013，32（6）：887-892.
［9］杨小莉，杨小丽，李小丹，邵鑫，杨梅.敞开酸溶—电感耦合等离子体质谱法同时测定钨矿石和锡矿石中14种微量元素［J］.岩矿测试，2014，33（3）：321-326.
［10］张慧君.岩石全分析中偏硼酸锂熔矿的应用［J］.科技资讯，2006（7）：150-151.
O657.3
B
1004-5716（2016）10-0151-03
2015-11-11
2015-11-11
黄劲（1983-），男（汉族），四川乐至人，工程师，现从事光谱分析和化验测试工作。
