电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铜冶炼烟尘中硒和碲

刘芳美 赖秋祥 陈琰龙 衷水平

摘要：铜冶炼烟尘等冶炼中间物料已成为冶炼企业提取硒和碲等有价元素的重要原料，但其成分复杂，各元素含量波动大，无国家标准分析方法。实验采用饱和氟化氢铵、盐酸、硝酸溶解铜冶炼烟尘样品，以酒石酸掩蔽锑的干扰并抑制硒和碲的水解，分别选用196.090 nm和238.578 nm为硒和碲的分析谱线，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法进行测定，建立了铜冶炼烟尘中硒和碲的测定方法。本方法测定结果的相对标准偏差为1.07 %～3.11 %，加标回收率为97.70 %～104.20 %，准确度和精密度符合实际生产需求。

关键词：铜冶炼烟尘;硒;碲;电感耦合等离子体原子发射光谱法;溶样方式

中图分类号：TD926.3 O657.3文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2021）05-0087-04   doi：10.11792/hj20210519

引 言

硒和碲作为稀散元素，在光敏材料、现代工业、国防科学技术和尖端技术中有广泛应用。但是，二者在地壳中含量非常低，主要从铜冶炼烟尘等冶炼中间物料中二次提取回收。铜冶炼烟尘是铜冶炼生产中产生的，其含有大量铜、金、银、硒、碲等有价元素，具有尘量大（约占原料量的2 %～50 %）、成分复杂、元素含量波动范围广等特点[1-2]。铜冶炼烟尘中硒、碲具有很高的回收价值，但无国家标准分析检测方法。因此，建立铜冶炼烟尘中硒和碲的测定方法，对于冶炼企业确定回收工艺、提高烟尘综合利用率、降低对环境的污染及优化双方贸易具有重大意义。

目前，硒和碲的測定方法主要有原子荧光光谱法（AFS）[3]、原子吸收光谱法（AAS）[4]、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）[5-6]等。AFS适用于低含量硒和碲的测定，AAS不能实现硒和碲的同时测定。ICP-AES具有分析速度快、准确度高、线性范围广、基体对仪器影响小、运行成本低、可同时测定多种元素等特点，被广泛应用于冶炼中间物料中组分的分析测定。戚月花等[7]利用微波消解-ICP-AES实现了卡尔多炉渣中砷、锑、硒、碲、铜的快速同时测定。本文采用饱和氟化氢铵、盐酸、硝酸溶解铜冶炼烟尘样品，酒石酸掩蔽锑的干扰和抑制硒、碲的水解，在王水介质中，利用ICP-AES同时测定硒和碲。该方法实现了样品的快速批量测定，满足生产需求。

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

iCAP7400电感耦合等离子体原子发射光谱仪（美国赛默飞公司）。

盐酸（分析纯），硝酸（分析纯），高氯酸（分析纯），王水（现配现用），200 g/L酒石酸溶液，饱和氟化氢铵溶液（贮存于聚乙烯瓶中），溴。

1 000 μg/mL硒标准溶液：国家标准物质中心。

1 000 μg/mL碲标准溶液：国家标准物质中心。

硒碲混合标准溶液：分别准确移取5.00 mL硒标准溶液和碲标准溶液于100 mL容量瓶中，加入10 mL硝酸、5 mL酒石酸溶液，用水稀释至刻度，混匀。该混合标准溶液中硒、碲质量浓度均为50 μg/mL。

1.2 试 样

试样粒度不大于0.098 mm，需在100 ℃～105 ℃烘干2 h，置于干燥器中冷却至室温。

1.3 实验方法

1.3.1 试料分解

称取0.2 g试样（精确至0.000 1 g），置于150 mL烧杯中，用少量水润湿，加入2 mL饱和氟化氢铵溶液、15 mL盐酸，在电热板上低温加热5 min，取下;再加入5 mL硝酸、5 mL酒石酸溶液（如析出单质硫，加入0.5 mL溴;如试料含碳量较高，可加入2～3 mL高氯酸），继续低温加热至溶解完全，蒸至小体积，取下稍冷;加入10 mL王水，用水冲洗杯壁，微沸溶解盐类，取下冷却。之后移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，待测。随同试样做空白实验。

1.3.2 标准溶液配制

分别移取0，1.00，2.00，4.00，10.00和20.00 mL硒碲混合标准溶液于1组100 mL容量瓶中，加入10 mL王水、2 mL酒石酸溶液，用水稀释至刻度，混匀。该系列硒碲混合标准溶液中硒、碲质量浓度均分别为0，0.5，1.0，2.0，5.0和10.0 μg/mL。

1.3.3 分析测定

采用ICP-AES设定的参数和程序测定系列硒碲混合标准溶液，绘制标准工作曲线。同时，测定分析试液的谱线强度，扣除空白强度，从工作曲线上确定被测元素质量浓度。当检测元素质量浓度超过曲线点时，应进行稀释再检测。

1.3.4 分析结果计算

元素质量分数（w）计算公式为：

w=（ρ-ρ0）Vm×10-6×100 %（1）

式中：ρ为试液中硒、碲质量浓度（μg/mL）;ρ0为空白溶液中硒、碲质量浓度（μg/mL）;V为试液定容体积（mL）;m为试样质量（g）。

2 结果与讨论

2.1 仪器工作参数

实验考察了射频功率、雾化气流量、辅助气流量、等离子气流量、进液泵速、观测高度等对被测元素谱线发射强度的影响，确定了仪器最佳测量参数，见表1。

2.2 被测元素谱线

谱线的选择与待测样品中所含元素及含量有很大的关系，选择受共存元素干扰小的谱线作为分析线，因此选择196.090 nm、238.578 nm分别为硒和碲的测定波长。

2.3 溶样方法

铜冶炼烟尘成分比较复杂，采用3种方案进行溶样条件实验。方案1：HCl+HNO3溶解;于150 mL烧杯中加入0.2 g（精确至0.000 1 g）试样，用一定量的盐酸和硝酸溶解，溶解完全后加入10 mL王水加热至沸，冷却后转移至100 mL容量瓶中。方案2：NH4HF2+HCl+HNO3溶解;于150 mL烧杯中加入0.2 g（精确至0.000 1 g）试样，用一定量的饱和氟化氢铵溶液、盐酸和硝酸溶解，以10 %王水为介质，定容至100 mL容量瓶中。方案3：按照本方法进行溶样。实验结果见表2。

由表2可知：按照方案1、方案2、方案3分别对3种试样进行溶解实验，方案1的样品浑浊有残渣，测定结果偏低;方案2、方案3的样品澄清，但方案2未考虑金属元素水解的影响，测定结果偏低。综合考虑，实验选择方案3。

2.4 介质与酸度

2.4.1 介质的选择

移取4.00 mL、12.00 mL和20.00 mL硒碲混合标准溶液于3组100 mL容量瓶中，分别以10 %盐酸+1 g/L 酒石酸、10 %硝酸+1 g/L酒石酸、10 %王水+1 g/L 酒石酸作为介质，用水稀释至刻度，混匀。按照实验方法，在选定的仪器条件下测定硒和碲，结果见表3。

由表3可知：介质分别为盐酸、硝酸、王水时，硒和碲的测定结果都较为稳定，表明这3种介质对测定无影响。但是，考虑到铜冶炼烟尘中杂质较多且含量不一，王水的溶解度最大且更稳定，实验选择王水为介质。

2.4.2 酸度的选择

移取2.00 mL、4.00 mL和10.00 mL硒碲混合标准溶液于3组100 mL容量瓶中，分别加入5 mL、10 mL、20 mL王水，用水稀释至刻度，混匀。按照实验方法，在选定的仪器条件下测定硒和碲，结果见表4。

由表4可知，王水酸度为5 %～20 %时，硒、碲的测定结果均比较稳定。综合考虑，实验选用10 %王水作为介质。

2.5 共存元素干扰

铜冶炼烟尘中杂质元素最高质量分数统计结果见表5。按各杂质元素最高质量分数的1倍计算干扰量，结果见表6。移取4.00 mL硒碲混合标准溶液于1组100 mL容量瓶中，分别加入不同干扰元素，按照实验方法进行测定，结果见表6。 由表6可知，共存元素对硒、碲测定结果无影响。

2.6 加标回收率实验

为验证方法的准确度，进行了加标回收率实验。选取3个不同含量试样，分别加入不同量的硒和碲，按照实验方法进行测定，结果见表7。

由表7可知，硒加标回收率为97.70 %～103.40 %，碲加标回收率为97.70 %～104.20 %，满足铜冶炼烟尘中硒和碲的测定要求。

2.7 方法的精密度

选用3个试样进行方法的精密度实验，结果见表8。由表8可知，3个试样测定结果的相对标准偏差均小于5 %，表明精密度较好。

3 结 语

实验考察了不同溶样方式、介质及其酸度、共存元素等因素对铜冶炼烟尘中硒、碲测定的影响，开发了铜冶炼烟尘中硒、碲精准测定技术。铜冶炼烟尘采用饱和氟化氢铵、盐酸、硝酸、酒石酸溶解，以王水作为介质，电感耦合等离子体原子发射光谱法测定硒和碲。该方法精密度高、重复性好、简单易操作，硒加标回收率为97.70 %～103.40 %，碲加标回收率为97.70 %～104.20 %，方法的精密度为1.07 %～3.11 %，适用于铜冶炼烟尘中硒、碲的测定。

[参考文献]

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Determination of selenium and tellurium in copper smelting dust

by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry

Liu Fangmei1，Lai Qiuxiang1，2，Chen Yanlong1，Zhong Shuiping2，3

（1.Fujian Key Laboratory for Green Production of Copper and Comprehensive Utilization of Associated Resources，

Zijin Copper Co.，Ltd.; 2.Zijin Mining Co.，Ltd.; 3.Zijin Mining College，Fuzhou University）

Abstract：Smelting intermediate materials，such as copper smelting dust，have become new raw materials for smelting enterprises to extract valuable elements such as selenium and tellurium.However，its composition is complex，the range of each element content is wide，and there are no corresponding national analysis standards.The copper smelting dust sample was dissolved with saturated ammonium hydrogen fluoride，hydrochloric acid，nitric acid.Tartaric acid was used to mask the interference of antimony and inhibit the hydrolysis of selenium and tellurium.Consequently，a determination method of selenium and tellurium in copper smelting dust was established by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry with Se 196.090 nm and Te 238.578 nm as analytical lines.The relative standard deviation of the determination method was 1.07 %-3.11 %，and the recovery rate of reference materials was 97.70 %-104.20 %.The accuracy and precision of meet the actual production requirements.

Keywords：copper smelting dust;selenium;tellurium;inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry;sample dissolution method

收稿日期：2020-12-03; 修回日期：2021-03-12

基金項目：国家重点研发计划项目（2019YFF0217100）;国家自然科学基金项目（51874101）

作者简介：刘芳美（1992—），女，工程师，硕士，从事矿石与矿物、贵金属与合金、水质分析方法应用开发工作;福建省龙岩市上杭县蛟洋镇坪埔村，紫金铜业有限公司，364204;E-mail：liufangmei2014@163.com

通信作者，E-mail：zspcsu@163.com，15280385768