电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定铅锌精矿中铊

李艳群 向德磊

(株洲冶炼集团股份有限公司，湖南 株洲 412004)

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定铅锌精矿中铊

李艳群 向德磊

(株洲冶炼集团股份有限公司，湖南 株洲 412004)

采用HCl-HNO3-HF-HClO4四种酸溶解铅锌精矿样品，稀释后用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定其中的铊元素，测定范围0.005%～0.05%。实验确定了介质酸浓度、干扰元素的校正方法。方法相对标准偏差(n=7)为1.3%～4.8%，加标回收率为93.7%～102%，方法干扰少、快速、结果准确,适用于大批量铅锌精矿样品中铊的测定。

铅锌精矿；铊；电感耦合等离子体原子发射光谱法

前言

铊是铅锌精矿中的伴生元素，在铅锌精矿的开采和综合评价中需要对铊进行分析检测。“GB/T 14353.17—2014 铜矿石、铅矿石和锌矿石化学分析方法”中采用聚氨酯泡塑富集-石墨炉原子吸收光谱法测定铊量，此方法操作流程长，操作过程复杂，效率低[1-2]。目前，对铊的测定有电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法[3-5]、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法[6]、极谱法[7]等。其中ICP-AES法灵敏度高，检出限低，干扰少，可准确测定铅锌精矿中铊含量在0.005%～0.05%之间的试样。本文对铅锌精矿试样采用HCl-HNO3-HF-HClO4四种酸溶解、稀硝酸提取溶解盐类、电感耦合等离子体原子发射光谱法测定试样中铊量，探讨了铅锌精矿中主元素铅、锌以及杂质元素铜、铁、镉、铋、银、钙及其混合元素对微量铊测定的干扰，通过模拟干扰实验、精密度实验、加标回收实验来确定方法的稳定性和准确性，实验表明此方法满足分析要求，实际可操作性强。

1 实验部分

1.1 仪器及工作参数

7500型电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国安捷伦科技公司)，ICPExpert11操作软件，仪器最佳条件见表1；AL104电子天平(梅特勒-托利多公司)。

表1 仪器工作参数

1.2 主要试剂

硝酸、盐酸、过氧化氢(30%)均为分析纯。

铅基体溶液(15 mg/mL)：称取3.000 0 g金属铅(ωPb≥99.99%，铊含量小于0.0001%)置于300 mL烧杯中，加入30 mL硝酸(1+1)，加热溶解完全，取下冷却，移入200 mL容量瓶中，以硝酸(5+95)稀释至刻度，混匀。

铊标准储备溶液(1 mg/mL)：称取标准物质1.173 5 g氯化铊(ωTlCl≥99.99%)于300 mL烧杯中，加入适量水，加热溶解，取下冷却，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

铊标准溶液(20 μg/mL)：移取2.00 mL铊标准储备溶液于100 mL容量瓶中，用硝酸(5+95)稀释至刻度，混匀。

除非另有说明，在分析中使用为优级纯试剂和蒸馏水或相当的去离子水。

1.3 实验方法

将试样加工成粒度小于0.075 mm，在(105±5) ℃烘箱中烘1 h后，再置于干燥器中储存。

称取0.25 g(精确至0.000 1 g)试样，置于100 mL聚四氟乙烯烧杯中，吹少量水润湿，加入10 mL盐酸于电热板上微沸约10 min，取下稍冷，加入5 mL硝酸、5 mL氢氟酸，于电热板上加热至体积约为10 mL，加入2 mL高氯酸，盖上聚四氟乙烯表面皿，低温加热至白烟冒尽，取下冷却。如果仍有未溶解完试样，继续加入5 mL硝酸、3 mL氢氟酸、2 mL高氯酸，再次冒烟至完全溶解。加入20 mL硝酸(1+3)，低温加热至试样溶解清亮，取下冷却定容于100 mL容量瓶中，摇匀，待测。随同试样做空白实验。

2 结果与讨论

2.1 波长选择

铊发射光谱的主要波长有：190.794、190.807、276.789、351.923、377.572 nm，其中377.572 nm附近存在强的干扰峰；276.789 nm和351.923 nm的背景值很高，不适合微量铊的测定；190.794 nm的信噪比最高，最适合作为分析线。故实验中采用190.794 nm为分析线，有些仪器不能有效地分辨190.794 nm和190.807 nm时，可以采用190.794 nm分析线。

2.2 酸浓度选择

分别对含铊为10、125 μg的100 mL标准溶液进行盐酸、硝酸两种介质酸浓度实验，结果见表2、表3。

由表2和表3数据可得：100 mL溶液中1～7 mL盐酸、硝酸介质对铊的测定影响不大，实验选择5 mL硝酸作为分析介质。

表2 硝酸介质用量实验数据

Table 2 Experimental data for nitric acid consumption /μg

表3 盐酸介质用量实验数据

2.3 干扰实验

2.3.1 模拟锌精矿

锌精矿中S、As、Sb等在用盐酸溶解时以气态物质挥发，SiO2用氢氟酸挥发除去，C在高氯酸冒烟时除去，其余元素通过采用模拟样品中最高含量对10 μg铊标准和125 μg铊标准测定值的干扰进行实验，结果见表4。

表4 锌精矿中共存元素干扰实验

表4结果表明：100 mL溶液中含有Zn (200 mg)、Fe (25 mg)、Pb (20 mg)、Cu(10 mg)、Ca(3.5 mg)、Cd(2 mg)、Ag(1 mg)以及上述混和杂质对铊的测定干扰在分析范围之内。

2.3.2 模拟铅精矿

铅精矿中主要共存元素有Pb、S、Zn、Fe、SiO2、As、Sb、Bi、Cu、Ag、Ca等。其中S、As、Sb等在用盐酸溶解时以气态物质挥发，SiO2用氢氟酸挥发除去，C在高氯酸冒烟时除去，其余元素通过采用模拟样品中最高含量对10 μg铊标准和125 μg铊标准测定值的干扰进行实验，数据如表5。

表5数据表明：100 mL溶液中含有Zn(50 mg)、Fe(25 mg)、Cu(25 mg)、Ca(3.5 mg)、Bi(2.5 mg)、 Ag(5 mg)对铊的测定干扰在分析范围之内，而Pb(200 mg)及混合杂质对铊的测定有干扰。

表5 铅精矿中共存元素干扰实验

2.3.3 不同铅含量对铊测定的影响

100 mL溶液中加入由99.99%的铅锭(铊含量小于0.000 1%)配制一系列不同铅含量的铊标准样品，具体样品成份和铊测定结果如表6。

表6 铅对铊测定的干扰实验

由表6可得铅含量的增加对125 μg铊测定有负影响，而我们实际铅精矿中铅含量在40%～80%，实验中未除去基体铅，故要考虑主元素铅的干扰。本实验对铅精矿采用基体匹配法避免铅对试样中铊测定的干扰。

2.4 工作曲线绘制

2.4.1 锌精矿

分别移取0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 mL铊标准溶液于一组100 mL容量瓶中，以硝酸(5+95)稀释至刻度，此标准系列溶液浓度分别为：0.00、0.20、0.40、0.80、1.20、1.60 μg/mL。采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪，在选定的波长等仪器工作条件下，测量标准溶液的铊强度，绘制工作曲线。

2.4.2 铅精矿

分别移取0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 mL铊标准溶液于一组100 mL容量瓶中，加入10 mL铅基体溶液(15 mg/mL)，以硝酸(5+95)稀释至刻度，此标准系列溶液浓度分别为：0.00、0.20、0.40、0.80、1.20、1.60 μg/mL。采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪，在选定的波长等仪器工作条件下，测定标准系列中铊强度，绘制工作曲线。

2.5 精密度实验

选择铊含量有一定梯度的锌精矿，铅精矿，按照拟定的分析方法对每一份样品平行测定7次，计算其相对标准偏差(RSD)。由表7、表8测得结果可以看出测定锌精矿中铊的相对标准偏差在1.6%～4.8%，铅精矿中铊测定的相对标准偏差在1.3%～3.2%。

表7 锌精矿中铊测定的精密度实验

表8 铅精矿中铊测定的精密度实验

2.6 准确度实验

为验证方法的准确性与可靠性，在准确测定铅锌精矿样品基础上，对锌精矿2#和3#样和铅精矿1#和3#样进行加标回收实验，锌精矿的加标回收率在94%～101%，铅精矿加标回收率在94%～102%，实验结果表明此方法满足检测要求，结果见表9。

表9 铅锌精矿加标回收实验

3 结语

通过样品中主量元素及杂质元素对铊量测定的干扰实验，确定锌精矿采用酸溶解，稀释后直接采用标准曲线法测定，铅精矿采用酸溶解样品，采用基体匹配法测定。方法精密度为1.3%～4.8%，加标回收率93.7%～102.1%，表明电感耦合等离子体原子发射光谱法可以准确测定铅锌精矿中0.005%～0.05%铊量，满足分析要求。该方法操作简便，可靠，测定范围宽，是一种测定铅锌精矿中铊量理想的分析方法。

[1] 丁春霞,熊昭春.化探样品中痕量铊的化学光谱测定[J].地质实验室(GeologicalLaboratory),1990,6(4):196-198．

[2] 程键.石墨炉原子吸收光谱法测定锌基体物料中微量铊[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2014,4(2):5-7.

[3] 汤志勇,金泽祥,梁飞,等．萃取富集-ICP-AES法测定地质样品中痕量镓铟铊[J].岩矿测试(MetallurgicalAnalysis),1991,10(2):100-102.

[4] 高倩倩,刘海波,刘永玉,等.聚氨酯泡沫富集-电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定土壤及水系沉积物中铊含量[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2014,4(3):6-9.

[5] 谭平生,庞文林.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铅锭中铊[J].湖南有色金属(HunanNonferrousMetals),2010,26(4): 60-61.

[6] 徐进力,刑夏.聚氨酯泡沫吸附-电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中的微量铊[J].岩矿测试(MetallurgicalAnalysis),2012,31(3):430-433.

[7] 王一非,张旭,吕忠华,等.微分脉冲伏安法测定硫酸锌溶液中铊[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2013,3(1):54-56,67.

Determination of Thallium in Lead-Zinc Concentrate by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry

LI Yanqun， XIANG Delei

(ZhuzhouSmelterGroupCo.,Ltd.,Zhuzhou,Hunan412004,China)

The contents of Tl in lead-zinc concentrate samples were determined by ICP-AES after the samples were dissolved in nitric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid and perchloric acid and the solution was diluted. The measurement range was from 0.005% to 0.05%. By experiments, the appropriate solution acidity and the correction method for interference elements were determined. The relative standard deviations(n=7) were between 1.3% and 4.8%, and the recoveries were in the range from 93.7% to 102%. Due to less interference, fast speed and accuracy, the method is applicable for the determination of Tl concentration for the batch samples of lead-zinc concentrate.

lead-zinc concentrate; thallium; ICP-AES

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.02.003

2016-08-21

2016-10-09

起草铅锌精矿中铊测定国家标准方法

李艳群，女，助理工程师，主要从事有色冶金分析研究。E-mail:liyingying1122@126.com

*通信作者：向德磊，男，高级工程师，主要从事有色冶金分析研究。E-mail:xdl8391764@sina.com

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2017)02-0010-05

本文引用格式：李艳群,向德磊. 电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定铅锌精矿中铊[J].中国无机分析化学,2017,7(2):10-14. LI Yanqun， XIANG Delei. Determination of Thallium in Lead-Zinc Concentrate by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry,2017,7(2):10-14.