火焰原子吸收法测定高铁闪锌矿中低含量铟

李 理，王锦亮，宁门翠，彭 莉，吴文彬

(1.昆明冶金高等专科学校环境与化工学院,云南 昆明 650033；2.云锡集团文山锌铟冶炼有限公司,云南 马关 663701)

铟是工业生产领域的稀缺资源，广泛应用于半导体、原子能等领域[1]。但是，铟属于稀散金属，仅在锌等金属矿中作为杂质存在，至今尚未发现富矿[2]。当前铟的主要来源为闪锌矿(铟质量分数 0.000 1%～0.100 0%)，在铅锌矿冶炼过程中铟也作为副产品回收[3]。高铁闪锌矿是我国特有的铟锌资源，其富含锌、铁、铟、锡、铜、镉、银等多种金属，云南部分地区高铁闪锌矿中铟的含量较高。目前，对复杂多金属矿物中低含量铟的定量分析没有明确的国家标准和行业标准[4]。准确测定高铁闪锌矿中铟的含量，是对该类型铟资源进行研究和利用的基础。因此，探索和研究操作简便、检测结果准确可靠、适用于以高铁闪锌矿为代表的复杂多金属矿中低含量铟的分析测定方法具有重要意义。

本文针对高铁闪锌矿硫、铁等元素含量较高并伴有铜、铅、锡、砷等多种共存元素，组成复杂，对矿石中低含量铟的测定干扰因素多等特点，采用火焰原子吸收光谱法测定高铁闪锌矿中低含量铟并对具体实验操作方法进行了针对性的研究和改进。试验结果表明：本方法对于高铁闪锌矿中低含量铟的定量分析，具有操作简便，灵敏度高，选择性好，准确度和精密度好等优点。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

金属铟：纯度99.999%，国家标准物质中心；高铁闪锌精矿：采自云南马关都龙矿山；硫酸(优级纯)，盐酸(优级纯),硝酸(优级纯)，高氯酸(优级纯),氢氟酸(优级纯),氢溴酸(优级纯),氟化铵(优级纯)，国药集团化学试剂有限公司；高纯乙炔气：纯度>99.6%，昆明鹏翼达气体产品有限公司；WFX-120型原子吸收分光光度计：北京瑞利分析仪器有限公司；In(铟)元素空心阴极灯：北京翰时仪器有限公司。本研究实验用水均为一级水。

1.2 铟标准溶液制备

铟标准储备液：称取 0.100 0 g 金属铟(纯度99.999%)置于 250 mL 烧杯中，用少量水润湿后，缓慢加入 15 mL 硝酸，盖上表面皿，低温恒温加热至溶液变清亮，再蒸至近干，冷却后，加入 10 mL 硝酸，清洗表面皿及杯壁，然后置于电炉上加热至沸腾，取下冷却后转移入 1 000 mL 容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。此标准溶液铟质量浓度为 100.0 μg/mL。

铟标准溶液系列：准确移取0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00 mL 铟标准储备液分别置于6支 100 mL 容量瓶中，再分别加入 10 mL 浓硝酸，用水稀释至标线，混匀，得到铟浓度分别为0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00 μg/mL 的标准溶液系列。

1.3 样品介质及仪器工作条件

原子吸收法测定铟元素的相关研究表明：硝酸介质更稳定、更利于测定，根据相关实验验证[5]，选择体积比浓度为10%硝酸介质作为待测样品酸性介质。确定仪器工作条件为：入射波长 303.94 nm，采用空气-乙炔火焰，燃烧器狭缝长度为 100 mm、宽度为 0.4 mm，试液进样量 6 mL/min，灯电流 5 mA，燃烧器高度 7 cm，乙炔流量1.8～2.0 L/min，空气流量 6.0 L/min。

2 结果与讨论

2.1 校准曲线绘制

按照1.3仪器工作条件，将铟质量浓度分别为0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00 μg/mL 的标准溶液系列分别通过火焰原子吸收分光光度计以试剂空白为参比，测定其吸光度值A，以铟质量浓度c为横坐标，吸光度值A为纵坐标，得到校准曲线方程式如下：A=0.014 1c+0.002 5(相关系数r=0.999 93)

2.2 方法检出限

在1.3 仪器工作条件下对空白溶液进行13次重复测定，计算标样空白溶液测定结果的准偏差σ，按照检出限计算公式：DL=3σ/k，代入校准曲线斜率k(0.014 1)，计算得到方法检出限为 0.001 μg/mL。

2.3 共存元素影响试验

2.3.1 硫酸根离子影响试验

在3个不同浓度的铟标准溶液中分别加入不同量的硫酸，用10%硝酸定容至相同体积后，通过原子吸收分光光度计测定其吸光度值A，结果如表1所示。

表1 不同硫酸加入量对应试样吸光度值ATab.1 Absorbance value A of samples corresponding to different amounts of sulfuric acid

由表1可知，在3个不同质量浓度的铟试样中，试样吸光度值A均随着硫酸根离子质量浓度的升高而降低。说明试样中硫酸根离子对铟的测定有显著干扰。因此，在样品处理过程中，必须采取相应措施除去硫酸根离子。在样品处理时可以通过低温加热至冒白烟的方法去除试样中的硫酸根离子。

2.3.2 其它共存元素影响试验

根据高铁闪锌矿中主要共存元素的种类和含量情况，在2个不同浓度的铟标准溶液中，分别加入不同量的共存元素，用10%硝酸定容至 100 mL 后，通过原子吸收分光光度计测定其吸光度值A，结果如表2所示。

表2 不同元素入量对应试样吸光度值ATab.2 Absorbance value A of samples corresponding to different amounts of elements

由表2可知，在铟质量浓度为 0.50 μg/mL 和 10.00 μg/mL 的试样中，每 100 mL 试样中共存元素含量为Fe≤600 μg，Al≤40 μg，Ca≤40 μg，Pb≤2 000 μg,Mg≤200 μg,Zn≤1 600 μg,Ag ≤40 μg,As≤800 μg,Cd≤60 μg,Cu≤40 μg 的情况下，对铟的测定结果无明显影响。但是，Si质量浓度 ≤40 μg和Sn质量浓度≤60 μg 情况下对铟的测定有明显干扰，试样中Si和Sn的含量越高，吸光度越大，说明Si和Sn的存在会造成试样中铟的测定值偏高。因此，必须采取相应措施消除试样中Si和Sn的干扰。在样品处理时可通过加入适量氢氟酸消除Si的干扰，加入适量氢溴酸及高氯酸加热至冒烟消除Sn等的干扰。

2.4 铟的测定方法及步骤

结合相关文献研究[6-12]及上述试验情况，确定高铁闪锌矿中矿中低含量铟的测定步骤如下：

将高铁闪锌精矿试样处理至粒度<0.074 mm(即过200目筛)，试样称取前在 105 ℃ 温度下烘干≥1 h 并在干燥器中冷却至室温。

准确称取 0.200 0 ～ 0.500 0 g 高铁闪锌精矿试样于 250 mL 聚四氟乙烯烧杯中，加少量水润湿，加入 0.10 g 氟化铵、15 mL 盐酸，盖上表面皿，置于低温电炉上加热溶解15～ 20 min，再加入 10 mL 硝酸、5 mL 氢氟酸、5 mL 氢溴酸，再次置于电炉上加热至试液清亮，冒烟，近干(注意：杯底试样应呈湿盐状，不能加热至呈焦糊状)，取下烧杯后加入 5 mL 硫酸和 2 mL 高氯酸，继续低温加热至白烟(SO3)，待白烟冒尽，取下烧杯，用水吹洗表面皿及杯壁，再加入 10 mL 硝酸、20 mL 水，加热至沸腾后，停止加热，冷至室温。将试液转入 100 mL 容量瓶，用纯水稀释到刻度，摇匀。按相同步骤同时做空白实验。如试液中带有少量浅色颗粒沉淀，在测定前可通过静置澄清或过滤，消除对仪器的影响。

按照1.3仪器工作条件，以试剂空白为参比，将处理好的样品试液通过火焰原子吸收分光光度计测定其吸光度值A，代入校准曲线方程式，即得到待测试样对应的铟浓度。

2.5 加标回收试验

称取 0.200 0 g 高铁闪锌矿精矿试样5份，按照2.4步骤处理后，在其中4份试样中分别加入不同量的铟标准物质，用 100 mL 容量瓶定容。各加标试样按照2.4测定方法测定其铟含量，加标回收试验结果如表3所示。

表3 加标回收试验结果Tab.3 Results of recovery test with standard addition

由表3结果可见，不同铟加标量样品的加标回收率在98.1%～101.4%之间，说明该测定方法具有较高的准确度。

2.6 精密度试验

按2.4方法处理3组高铁闪锌矿样品，按1.3仪器工作条件多次重复测定试样吸光度值A，重复测定次数n=6，测定结果见表4。

表4 精密度试验结果Tab.4 Results of precision test

由表4可知，该方法对不同铟含量的样品测定结果相对标准偏差在0.34%～0.84%之间，精密度能够满足样品检测要求。

3 结 论

针对高铁闪锌矿中硫、铁等元素含量较高并伴有锡、铜、铅、砷等多种共存元素，组成复杂，对矿石中低含量铟的测定干扰因素多等特点，建立了火焰原子吸收法测定高铁闪锌矿中低含量铟的方法。方法检出限为 0.001 μg/mL，铟试样质量浓度在0.01～10 μg/mL 范围内与吸光度值A呈线性关系,线性方程相关系数r=0.999 93，不同加标量样品的加标回收率在98.1%～101.4%之间，不同含量样品测定结果的相对标准偏差在0.34%～0.84%之间，方法准确度和精密度均能够满足要求。