ICP-AES法测定铜砷滤饼中的铼
2021-08-16叶翠情甘颖中条山有色金属集团有限公司山西运城043700安徽理工大学化学工程学院安徽淮南3001
叶翠情,甘颖(1.中条山有色金属集团有限公司,山西 运城 043700;.安徽理工大学化学工程学院,安徽 淮南 3001 )
0 引言
冶炼铜厂在制酸过程中需要对烟气进行净化,在此过程中产生的污酸进行硫化处理后形成的废渣就是铜砷滤饼[1]。铜砷滤饼除主要含有铜、砷外,还含有少量的钙、镁、锌、铼等元素,其中铼的含量也较高[2]。目前国内外均有相对成熟的铜砷滤饼中提取铼的工艺[3]。但是对铜砷滤饼中铼的测定国内外均还没有统一的分析标准,本论文在针对铜砷滤饼中铼的测定方面填补了空白。
1 实验部分
1.1 主要试剂
氧化镁、硝酸钾、盐酸、硝酸、硫酸。分析所用试剂均为分析纯,实验用水为去离子水。
铼标准储备溶液(1 000 μg/mL):称取1.000 0 g金属铼粉(Re≥99.99%)于200 mL烧杯中,加入20 mL盐酸、5 mL硝酸,加热至完全溶解,冷却至室温,移入1 000 mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀,备用。
铼标准溶液(100 μg/mL):移取10.00 mL铼标准储备溶液于100 mL容量瓶中,加入10 mL硝酸,用水稀释至刻度,混匀。
1.2 主要仪器
Optima 6300电感耦合等离子体发射光谱仪(美国热电)。
1.3 实验方法
先在瓷坩埚中加入1.0 g氧化镁和0.5 g硝酸钾,再按表1准确称取试样置于瓷坩埚中,最后搅拌均匀后加入0.5 g氧化镁。将瓷坩埚放入已升温至650 ℃的马弗炉中,保温30 min后取出冷却。将瓷坩埚放入250 mL烧杯中,加入30 mL热水放在电热板上加热浸取,完成后加入5 mL H2O2保温30 min,取下趁热过滤,收集滤液在150 mL烧杯中,在电热板上浓缩体积,取下稍冷后加入10 mL硝酸介质,定容体积如表1所示,干过滤后按照工作曲线法ICP-AES上测定铼的含量。
表1 称样量及体积
1.4 工作曲线
分别移取0 mL、0.5 mL、1 mL、2 mL、5 mL、10 mL铼标准溶液于六个100 mL容量瓶中,加入10 mL硝酸,用水稀释至刻度,混匀。此标准溶液1 mL含铼量依次为0 μg、0.5 μg、1 μg、2 μg、5 μg、10 μg。
在与测量试液相同的条件下,于ICP-AES上,测定标准溶液系列的光谱强度,减去标准溶液系列中“零”浓度的响应值,以铼质量浓度为横坐标,光谱强度为纵坐标,绘制工作曲线。
2 结果与讨论
2.1 仪器工作条件
选择标准溶液作为考察对象。通过综合考察确定了实验的最佳仪器测量参数,如表2所示。
表2 仪器工作参数
2.2 分析谱线
在同一条件下,测定铼的多条谱线的强度。对各分析线处依次扫描,观察屏幕上的光谱轮廓图像。从灵敏度及光谱干扰等综合考虑,确定铼的谱线为197.313 nm。
2.3 溶样方法的选择
选择3#试样作为考察对象,分别用盐酸、硝酸、盐酸+硝酸、盐酸+硝酸+氢氟酸+高氯酸、碱熔(氧化镁+硝酸钾)烧结溶解试样,试验结果如表3所示。
表3 溶样方法选择
由表3可见,采用盐酸或是硝酸或是盐酸+硝酸都不能完全溶解试样,都有不溶物;采用硝酸+盐酸+氢氟酸+高氯酸溶解试样时会有高氯酸冒烟情况,而高氯酸冒烟会导致铼的损失使结果明显偏低。因此采用碱熔(氧化镁+硝酸钾)烧结熔样。
2.4 熔样温度及时间的选择
选择4#试样作为考察对象,分别选择600 ℃、650 ℃、700 ℃、30 min升温至650 ℃四个方案进行温度试验,试验结果如表4所示。
表4 熔样温度的选择
由表4可见,熔样温度为600 ℃时,结果略偏低;熔样温度为650 ℃、700 ℃和阶段升温时,结果相差不大。因此选择熔样温度为650 ℃。
选择4#试样作为考察对象,分别选择15 min、30 min、60 min进行熔样,试验结果分别为0.584%、0.581%、0.587%。从结果中可以看出,当熔样时间为15~30 min时,对结果影响不大,因此本实验选择熔样时间为30 min。
2.5 检出限试验
按照实验方法测定空白溶液11次,其测定值为:0.002 8、
0.005 1、0.004 7、0.006 2、0.002 8、0.002 6、0.003 4、0.004 1、0.002 4、0.003 6、0.001 9。以三倍标准偏差计算检出限,以10倍标准偏差计算测定下限,通过计算得检出限为0.003 6 μg/mL,测定下限为0.012 0 μg/mL,满足分析要求。
2.6 干扰试验
铜砷滤饼除主要含有铜、砷外,还含有少量的钙、镁、锌、铼等元素。分别以1.0 μg/mL、5.0 μg/mL铼标准溶液进行干扰实验,测定结果如表5所示,表5表明各共存元素不影响测定铼量。
表5 干扰试验
2.7 精密度试验
按照实验方法,测定1~5号样品中铼量,平行测定11次,结果如表6所示。由表6可见,方法的相对标准偏差在0.42%~2.61%。
表6 精密度试验结果
2.8 回收率试验
选取4#样品进行加标回收试验,结果如表7所示。由表7可见,方法的回收率为95.7%~101.9%。
表7 回收率试验
3 结论
建立了ICP-AES测定铜砷滤饼中的铼含量0.005 0%~2.500 0%的方法。方法的相对标准偏差为0.42%~2.61%,样品加标回收率为95.7%~101.9%。方法灵敏度高、结果准确、操作简便,适合于测定铜砷滤饼中的铼量。