含铅物料中铅的分析方法

沈广鑫

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂， 江西 贵溪 335424)

贵溪冶炼厂含铅物料种类多且量大，诸如白烟尘、湿法铜泥、反射炉渣等，每种物料中均含有计价元素铅，且样品成分复杂，检测要求也越来越高。原有的分析含铅物料的方法已无法满足当前贸易结算要求，如何准确测定含铅物料中的铅含量，为工厂加快转移及减少应收账款提出了一个新的要求。

1 试验方法

方法原理：试样用硝酸分解，在酒石酸存在条件下，使铅生成硫酸铅沉淀与其他元素分离[1]。然后将硫酸铅转化为醋酸铅，在pH 5.5～6.0的乙酸- 乙酸钠缓冲溶液中，以二甲酚橙为指示剂，用EDTA标准溶液滴定[2]。回收的滤液采用火焰原子吸收光谱法测定其中铅量。

适用范围：本方法适用于所有含铅物料中铅的测定。

测定范围：Pb 1.00%～50.00%。

1.1 试剂

除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和二级水。

(1)盐酸(ρ1.19 g/mL)；

(2)硝酸(ρ1.42 g/mL)；

(3)硝酸(1+1)；硫酸(1+1)；

(4)酒石酸溶液(200 g/L)：称取20 g酒石酸溶解于100 mL水中；

(5)氟化钾溶液(100 g/L)：称取10 g氟化钾溶解于100 mL水中;

(6)硫酸(5+95)；

(7)二甲酚橙溶液(1 g/L)；

(8)乙酸- 乙酸钠缓冲溶液：250 g三水合乙酸钠溶于水中，加10 mL冰乙酸，用水稀释至1 L。

(9)EDTA标准溶液[c(H2Y2-)=0.010 mol/L]：称取19 g乙二胺四乙酸二钠于烧杯中，加水加热溶解，冷却后移至5 L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，待标。

1.2 标定

称取3.5 g金属铅(99.99%)于400 mL烧杯中，盖上表面皿，加入40 mL HNO3低温溶解，待溶解完全后移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液含铅3.5 mg/mL。

移取25.00 mL铅标准溶液于500 mL三角烧杯中，加入30 mL乙酸- 乙酸钠缓冲溶液，加入1滴二甲酚橙指示剂，用EDTA标准滴定溶液滴定至溶液由紫红色变为亮黄色即为终点。

按式(1)计算EDTA标准溶液物质的量浓度。

(1)

式中：c(H2Y2-)为EDTA标准溶液物质的量浓度，mol/L；ρ(Pb)为铅标准溶液的质量浓度，mg/mL；V(Pb)为吸取铅标准溶液的体积，mL；M(Pb)为铅的摩尔质量，g/mol，数值为207.2；V(H2Y2-)为消耗EDTA标准溶液的体积，mL。

2 分析步骤

2.1 取样

称取0.2 g(精确至0.000 1 g)试样于300 mL烧杯中，盖上表面皿，加5 mL盐酸(试样中硅含量高时加0.1 g氟化氢铵)，于低温处加热溶解，加10 mL硝酸(硫含量高可加1～2 mL溴)。继续加热溶解，溶解完全后取下，加10 mL硫酸，蒸发至冒烟并保持5 min，冷却，吹洗杯壁，加50 mL水，5 mL酒石酸溶液，加热煮沸数分钟，使可溶性硫酸盐溶解，冷至室温，静置3 h以上，使硫酸铅沉淀完全。

2.2 过滤

用慢速滤纸过滤(滤纸包角，以防穿滤)，用硫酸溶液洗涤烧杯及沉淀至无铁(Ⅲ)离子(用硫氰酸铵检验)，用水洗烧杯2次，将沉淀连同滤纸转入原烧杯中，加入40 mL乙酸- 乙酸钠缓冲溶液，加40 mL水，加热微沸10～15 min，取下冷却，加10 mL氟化钾溶液，加水至150 mL，加2滴二甲酚橙指示剂，用EDTA标准溶液滴定，溶液由酒红色到亮黄色即为终点。

2.3 铅的测定

将滤液移入200 mL容量瓶中，用水稀释至刻度。

工作曲线的绘制：移取0 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、10.00 mL、15.00 mL浓度为100 μg/mL铅标准溶液于100 mL容量瓶中，分别加入10 mL硝酸，用水稀释至刻度。以铅离子浓度为横坐标，试液吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。

于波长283.3 nm处，用空气- 乙炔火焰原子吸收光谱仪测定滤液中铅量的吸光度。于工作曲线上查出滤液中的铅量。

2.4 结果计算

铅含量以质量分数wPb计，数值以%表示，按式(2)计算。

(2)

式中：C为EDTA标准溶液的浓度，mol/L；207.2为铅的摩尔质量，g/mol；V3为滴定时，滴定试液所消耗标准滴定溶液的体积，mL；V2为滴定时，滴定空白试液所消耗标准滴定溶液的体积，mL；m3为试料的质量，g；m2为滤液中铅的质量，mg。

计算结果保留至小数点后二位。

3 试验结果与讨论

3.1 硫酸的用量

分取10.00 mL浓度为5 mg/mL铅标准溶液于300 mL烧杯中，按分析步骤进行测定,分别加入不同量的硫酸，测定结果见表1。

表1 硫酸用量

由表1可见，加入10 mL以上硫酸，均可充分沉淀铅离子。本方法选择加入10 mL硫酸。

3.2 沉淀酸度

通常，硫酸铅的最佳沉淀酸度为9%～30%的硫酸介质,且在沉淀时加入10 mL酒精，更能提高硫酸铅的沉淀率。而由于样品的复杂性，且Ksp(PbSO4)=1.82×10-8，故硫酸铅的沉淀率在最佳沉淀条件下也不到99%[3]。而火焰原子吸收光谱法测定铅元素的灵敏度低，高沉淀率并不适合准确测定滤液中的铅量[4]，故选用5%的硫酸介质，沉淀率在98%左右，此时，滤液中的铅量适合火焰原子吸收光谱法测定。

3.3 沉淀时间

分取10.00 mL浓度为5 mg/mL铅标准溶液于300 mL烧杯中，按分析步骤进行测定,沉淀后分别放置不同的时间，测定结果见表2。

由表2可见，冷至室温，静置3 h以上，使硫酸铅沉淀达到稳定。本方法选择放置3 h以上。

3.4 元素干扰试验

贵溪冶炼厂的含铅物料中主要存在元素为：Cu、Fe、Sb、Sn、Se、Te、As、Ni等元素。各元素可能存在的最大量为：10%Cu，10%Fe、5%Sb、5%Sn、3%Se、3%Te、4%As、5%Ni。分取10.00 mL浓度为5 mg/mL铅标准溶液于300 mL烧杯中，分别加入上述元素的最大量，按分析步骤进行测定, 测定结果见表3。

表2 不同沉淀时间的测定结果

表3 加入干扰元素后的测定结果

由表3的结果可见，分别加入相当于样品含量40%铜、30%锑、25%锡、5%硒、5%碲、7.5%砷、7.5%镍、15%铁混合离子进行混合离子干扰实验，经沉淀分离后，上述元素均不干扰测定。

3.5 加标回收试验

以编号为2111H-01001310-0025的白烟尘为试验样，进行全过程加标回收试验，结果见表4。

表4 加标回收率

由表4看出该方法加标回收率在99.5%～100.2%之间，结果令人满意，该方法可行。

3.6 精密度试验

分别以白烟尘样品和酸泥样品为试验样，对该方法进行精密度试验，结果如表5所示。

以上分析数据可以表明，5个样品其分析结果的精密度较好，说明该方法可行。

表5 精密度试验结果

3.7 实验室间比对结果

与权威检测机构北矿检测技术有限公司实验室进行测定比对，结果见表6。

从表6看出，与北矿检测技术有限公司实验室比对的白烟尘中铅分析数据均在允差范围内，吻合较好。

表6 实验室间比对结果

4 结语

含铅物料中含铅1.00%～50.00%的铅量测定目前无标准分析方法，主要参照铅精矿化学分析方法测定物料中的铅量[5]，此方法分析流程长、分析过程繁琐，不易掌握，分析一批样品需2～3天的时间，无法满足日常生产分析及时率的要求。而本文方法操作过程简单、易掌握，分析一批样品只需1天的时间，大大提高了分析效率，且分析结果与权威检测机构比对情况较好。

综上试验表明，本方法精密度好，准确度高，且方法简单实用，易于掌握，能够满足贵冶含铅物料中含铅1.00%～50.00%的铅量测定，可用于日常物料含铅的分析检测。