光谱法测定锌精矿中杂质的含量

马育华， 付国秀， 张 敏， 邱云云

（陕西锌业有限公司， 陕西 商洛 726007）

由于锌精矿中镉、砷、锑、铁、镍、铅、铜、钴含量有微量和常量，国家标准GB/T 8151锌精矿中铁的测定采用Na2EDTA络合滴定法[1]，砷、锑、钴的测定采用吸光光度法[1]，镉、铅、铜、镍的测定采用原子吸收光谱法[1]，存在的问题是同一样品采用不同的分析方法测定，使用的试剂种类多，分析流程长，分析速度慢，检测效率低。因此，陕西锌业有限公司研究了ICP电感耦合等离子发射光谱法测定锌精矿中镉、砷、锑、铁、镍、铅、铜、钴含量。对样品用类王水溶解，在溶解样品过程中加入少量的酒石酸防止锑水解，在盐酸介质中用ICP电感耦合等离子发射光谱法测定镉、砷、锑、铁、镍、铅、铜、钴含量[2]。采用双向观测同时实现 10×10-9～500×10-6含量范围不同元素的同时分析，解决了微量和常量成分同时准确分析问题；配制校准曲线溶液时进行基体匹配消除了基体干扰，提高了分析结果的准确度，实现了多种元素同时检测，提高了检测效率。通过不同的分析方法进行检测结果对照，结果吻合度较好。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

1）仪器。ICP5100型等离子发射光谱仪（安捷伦）；AUW120型电子分析天平（岛津国际贸易（上海）有限公司）；高纯氩气（纯度大于99.999%）。

2）试剂。硝酸密度为1.42%；盐酸密度为1.19%；10%酒石酸。硝酸、盐酸为优级纯，酒石酸为分析纯，实验用水为电阻率18.23 MΩ·cm的去离子水。

1.2 标准溶液

1）混合标准溶液。As、Sb、Ni、Co 单元素标准储备溶液（1 000 μg/mL）、As、Sb、Ni、Co 混合标准溶液（100 μg/mL），分别移取 50.00 mL As、Sb、Ni、Co 单元素标准储备溶液于500 mL容量瓶中，并加入10 g酒石酸，用 5%的盐酸稀释至刻度，摇匀；As、Sb、Ni、Co混合标准溶液体积质量为10 μg/mL，由100 μg/mLAs、Sb、Ni、Co混合标准溶液逐级稀释而成。

2）单元素标准溶液。Pb（1 000 μg/mL）、Cu（500 μg/mL）、Cd（500 μg/mL）、Fe（2 000 μg/mL）单元素标准储存溶液（钢铁研究总院）。

1.3 实验方法

1）实验选定分析元素的波长及观察方式如表1。

表1 分析元素的波长及观察方式

2）试样溶液的制备。称取锌精矿0.200 0 g置于250 mL烧杯中,沿杯壁加入10%酒石酸2 mL，盐酸15 mL，盖上表皿，放电炉盘上低温溶解样品，至杯壁清亮后，沿杯壁加入5 mL硝酸，继续溶解样品至1～2 mL，取下冷却，加入 10 mL（1+1）盐酸加热溶解至沸，取下冷却，移入100 mL容量瓶中，摇匀，待测。

3）校准曲线溶液的配制。称取0.25 g金属锌（质量分数不小于99.99%）于系列（5个）100 mL烧杯中，按照2）步骤溶解，放冷，转移至一组250 mL容量瓶中。分别加入 0.00、2.50、5.00、25.00、50 mL 的10 μg/mL As、Sb、Ni、Co 混合标准溶液（1））；0.00、5.00、10.00、15.00、25.00 mL 的 1 000 ug/mL 铅标准溶液 （1））；0.00、2.00、5.00、10.00、25.00 mL 的500 μg/mL 铜标准溶液（2））；0.00、1.00、3.00、5.00、10.00 mL 的 500 μg/mL 镉标准溶液（3））；0.00、7.00、14.00、30.00、42.00 mL 的 2 000 μg/mL 铁标准溶液（4））。再给容量瓶中各加入5 mL10%酒石酸，盐酸介质保持酸度5%，用水稀释至刻度，摇匀。校准曲线浓度 ：Sb、Co、As、Ni 0.00 ×10-6、0.10 ×10-6、0.20 ×10-6、1.00×10-6、2.00×10-6；Pb 0.00×10-6、20.00×10-6、40.00×10-6、60.00×10-6、100.00×10-6；Cu 0.00×10-6、4.00×10-6、10.00 ×10-6、20.00 ×10-6、50.00 ×10-6；Cd 0.00 ×10-6、2.00×10-6、6.00×10-6、10.00×10-6、20.00×10-6；Fe 0.00×10-6、56.00×10-6、112.00×10-6、240.00×10-6、336.00×10-6的校准曲线系列溶液。

4）精密度实验。对1号锌精矿进行7次测定，其精密度见表2。

表2 精密度实验表（质量分数） %

由表2可以看出1号锌精矿测定结果的精密度很好。

5）回收率实验。为验证方法的准确度，做了8种元素的全过程回收率实验，给1号试样准确加入标准溶液，按2）进行操作。测定结果见表3。

由表3可看出，该方法测定各元素的回收率在96.00%～103.00%之间，说明该方法测定结果准确度高。

6）分析方法对比实验。对1号样品中的镉、砷、锑、铁、镍、铅、铜、钴含量分析采用锌精矿GB/T 8151中分析方法和ICP光谱法进行了分析结果对比，对比结果见表4。

表3 回收率实验结果表

表4 分析结果（质量分数）对比表 %

由表4看出，两种分析方法的结果基本吻合，说明用ICP光谱法测定锌精矿中镉、砷、锑、铁、镍、铅、铜、钴含量分析方法可行。

2 结果与讨论

2.1 酒石酸对溶解样品的影响

在溶解样品时分别实验了酒石酸（10%）加入体积分数为 0.0、1.0、2.0、3.0、5.0 mL 的对锌精矿中锑测定结果的影响。通过实验结果表明，不加酒石酸（10%）或者酒石酸（10%）加量太少，锑的分析结果偏低；加2～5 mL酒石酸（10%）锌精矿中锑测定结果稳定且加标锑的回收率达到98%以上，实验选用2 mL酒石酸（10%）。

2.2 基体效应的消除

锌精矿中锌的质量分数一般在45%～55%之间，0.2 g锌精矿样品经过溶解处理，移入100 mL容量瓶中，该瓶中锌基体浓度在0.09～1.1 mg/mL。校准曲线的锌基体浓度是1 mg/mL，被测样品的锌基体浓度控制在0.09～1.1 mg/mL，锌的基体匹配在90%～110%之间，此时基体效应对测定的结果影响可以忽略。

2.3 分析谱线的选择

在光谱仪谱线库提供的 Fe、Cu、Pb、Cd、As、Sb、Ni、Co元素推荐谱线范围内，结合信噪比、强度、背景、检出限等参数，选择干扰少，灵敏度高的谱线作为分析谱线。

2.4 观察方式的选择

由于锌精矿中铁质量分数一般在2%～18%、铅质量分数在0.5%～5%、铜含量在3%以内，因此铁、铜、铅采用径向观测，检测线性范围宽、具有高的分辨率。精矿中砷、锑、镍、钴、镉含量低，采用轴向观测，具有高的灵敏度和高的强度。

3 结语

用等离子发射光谱法测定锌精矿中砷、锑、铁、铜、镉、镍、铅和钴的含量，具有测定速度快捷，试剂用量少，灵敏度高等优点；采用双向观测同时也实现了 10×10-9～500×10-6含量范围不同元素的同时分析，有效解决了微量和常量成分同时准确分析的问题；配制校准曲线溶液时进行基体匹配消除了基体干扰，提高了分析结果的准确度；通过不同的分析方法进行分析结果对照，分析结果吻合，表明该分析方法准确可行。