提高铜矿中多种稀有金属元素测定精度与准确度的方法研究

陈仕海

（四川里伍铜业股份有限公司，四川 康定 626000）

铜矿是铜冶炼的重要原料之一，近年来随着铜冶炼生产工艺的市场逐渐扩大，铜矿的供应无法满足铜冶炼生产的需要。因此，各企业为了满足生产的需要会向外界采购杂质含量相对较多的铜矿。由于铜矿中含有的多种稀有金属元素含量过高，会造成烟尘发生的概率增加，换热效率降低，导致烟尘出现局部的堆积，因此大大降低铜冶炼生产的作业率[1]。同时稀有金属元素的氧化物还会影响铜渣的分离效果，导致铜渣的流动性变差，造成铜渣中的含铜量过多，在生产工艺过程中烟尘的排除通道缩小，阻碍烟尘的排放。因此，在铜冶炼生产前首先要对其中的稀有金属元素的含量进行测定。本文针对提高铜矿中多种稀有金属元素测定精度与准确度的方法进行研究，从而找出一种精准度高同时准确度高的稀有金属元素检测方法，为矿山企业的可持续发展提供帮助。

1 提高铜矿中多种稀有金属元素测定精度与准确度的方法设计

1.1 消除多种稀有金属元素测定仪器干扰

对铜矿中的多种稀有金属元素测定常用的测定设备为电感耦合等离子体质谱仪，通过这种设备测定的质谱是由高能量源激发出的电子。当垫子脱离了原有的电子层时，产生了携带大量正电荷的离子和自由电子。通过将提取出的离子在质量过滤器中过滤，完成对稀有金属元素的测定。通过研究学者的多次实验得出这种设备在进行测定时存在一定的干扰，影响最终的测定结果。因此，提高测定的精度和准确度，排除设备自身的干扰是十分必要的。

首先通过对电感耦合等离子体质谱仪的工作参数以及相应的工作条件进行设定排除干扰。主要的参数包括控制载气的浓度、流动速度、调节发射装置的功率、设定采样的深度等[2]。在实际的测定过程中，只有经过对各项参数的反复调试才能达到提高测定精度和准确度的目的。其次，还可以通过对测定设备中的碰撞反应池进行相应的设定消除干扰。碰撞反应池是测定设备中一个很小的腔体，可以选择通过测定设备碰撞的形式消除或降低由于多原子、双电荷造成的干扰。最后，还可以通过加入内标的方式直观的对信号的短期或长期的移动进行校正，同时这种方法对于基本效应也有着明显的补偿能力。

1.2 消除多种稀有金属元素质谱干扰

在对铜矿的多种稀有金属进行测定时，由于干扰信号与待测元素的分析信号之间常常出现分辨不开的问题，引发质谱干扰，从而影响最终的测定结果。针对这一问题，提高多种稀有金属元素测定的精度与准确度的方法可从消除质谱干扰的角度出发。质谱的干扰原因主要分为谱线拖尾出现叠加现象、质谱线自身的腐蚀和吸收、出现均匀或不均匀的杂散背景或噪声等。因此，针对上述产生原因找出对应的消除方法。

首先，通过选择适当的被测定元素的检测质量数，在实际的铜冶炼生产工艺中通常选用相对丰度最大的同位素作为该元素的检测质量数。但某些稀有金属的最大丰度对应的同位素会受到较大的干扰影响，因此，不同的稀有金属元素的最大丰度要根据实际情况而定，最大丰度可进行适当的增加或减少。

其次，可以通过相应的设备仪器消除多种稀有金属元素的质谱干扰[3]。调谐仪器能够让带有双电荷和氧化物的稀有金属元素的干扰降低到4%左右。在使用调谐仪器时要对每种稀有金属元素在其它几种元素不同的测定波长，同时被测定的元素还会受到其它元素的波长影响产生强度以及轮廓不清晰的观察结果，因此在进行测试对比后，要确定灵敏度高、噪声比高的谱线作为测定的分析普贤，从而有效的消除多种稀有金属元素的质谱干扰。

针对不带有双电荷、氧化物或对质谱干扰影响严重的稀有金属元素，可采用第三种消除干扰的方法：该方法不需要再额外的进行外部的设备连接，只需要在已有设备的基础上通过相应的软件设置，将不同稀有金属元素的相关参数输入，即可完成对其质谱干扰的数字化消除。

1.3 校正多种稀有金属元素分析线

使用调谐仪器对铜矿中的多种稀有金属元素进行测定时，每种元素会出现几十条不同的分析谱线，而选取不同的分析谱线，最终得到的测定结果也存在较大的差异，严重影响测定的精度和精准度。因此，在得出测定结果后增加对多种稀有金属元素分析线的校正环节是十分必要的。在对分析线进行校正前，首先绘制一条标准的分析曲线，标准分析曲线是由标准物质中的各稀有金属元素分析线的净强度以及标准含量的关系绘制成的曲线。线性回归的方程式为：

公式中，B表示为标准样品中的多种稀有金属元素含量；J表示为标准分析曲线的截距；k表示为标准分析曲线的斜率；P表示标准分析线额净强度；N表示为多种稀有金属元素吸收增强校正系数。为了使测定方法得出的结果更加准确，本文采用经验系数法与基本参数法相结合的方式进行线性回归，用于校正多种稀有金属元素的分析曲线。当各个元素的分析曲线重叠时，可以证明此时的分析曲线得到了校正。

2 实验论证分析

2.1 实验准备

实验过程中所需的仪器设备包括：电感耦合等离子体质谱仪、消解仪、超纯水仪等。将本文测定方法与传统的测定方法进行比较。分别利用两种方法对同一铜矿的多种稀有金属元素进行测定。测定样本选用该铜矿的6份1000mg/L的储备溶液。设置本文测定方法的测定设备的测量方式为跳峰；扫描次数为15次；停留时间为15ms；每个质量的通道数为4个；测定的时间为1min左右。传统方法设备的各项测定参数仍沿用以往的参数设置。

2.2 实验结果及分析

根据上述实验准备，完成本文方法与传统方法的对比实验。将实验过程中的相关参数信息进行记录，并与标准储备溶液已知的测定结果进行比较。图1为两种方法与标准测定结果的准确度对比。

由图1可以看出，本文方法在对铜矿中的多种稀有金属元素的测定结果可达90%以上，且随着实验次数的增加准确度无限接近于标准测定结果。而传统测定方法的准确度第一次可达90%以上，但随着实验次数的增加准确度反而降低。同时在实验过程中，本文方法在对多种稀有金属元素分析线进行校正时，通过计算可以使其精度达到0.001，而传统方法的精度只能达到0.1，因此更加进一步的证明经过本文研究后有效的提高了铜矿中多种稀有金属元素测定精度与准确度。

图1 本文方法与传统方法测定结果精准度对比

3 结束语

本文通过对铜矿中的多种稀有金属元素的测定方法进行研究，从三方面对其进行改进，从而得出精度和准确度更高的测定方法。该方法充分满足了铜冶炼企业对精密度和精准度的要求，对选冶产品的分析和测定具有更高的实际意义，为选冶试验和矿产的综合利用提供技术上的支持。