电感耦合等离子体原子发射光谱法测定冰铜粉中二氧化硅的含量

2022-06-04吴德珍钱庆长

山西冶金 2022年2期

吴德珍，钱庆长

（铜陵有色金属集团股份有限公司金冠铜业分公司，安徽铜陵 244199）

冰铜粉是在熔炼过程中产生的以重金属硫化物为主的共熔体，是熔炼过程中的主要产物之一，主要成分除了Cu、Fe、S 外，还含有少量Ni、Co、Pb、Zn、Sb、Bi、Au、Ag、Se 及Si 等。

目前w（SiO2）分析方法普遍采用的是氟硅酸钾法，该方法的适用于w（SiO2）＞1%的样品。而冰铜粉中w（SiO2）较低，无法用容量分析方法进行分析，对于w（SiO2）低的样品，目前采用硅钼兰比色法测定，但该方法操作比较麻烦，且受温度、显色时间、试剂等影响，相对误差较大，重现性差。因此，引进电感耦合等离子体发射光谱仪来测定冰铜粉中w（SiO2），若能将冰铜粉中SiO2样品处理到该仪器的测定要求，这样冰铜粉中的SiO2的分析过程将会大大简化，分析误差也会降低。

1 实验部分

1.1 试剂和设备

实验试剂包括氢氟酸（质量浓度为1.13 g/mL）、硝酸溶液（1+3）、硼酸溶液（饱和）；实验所需设备为电感耦合等离子体原子发射光谱仪。

1.2 操作步骤

1）称取0.100 0g 试样置于250 mL 塑料烧杯中，加入温度为80 ℃硝酸（1+3）溶液30 mL，用塑料棒搅拌至完全溶解。

2）试样溶解后立即加入1 滴氢氟酸，用塑料棒搅拌后加入5 mL 饱和硼酸溶液。

3）将上述溶液转移至100 mL 的塑料容量瓶中，用水定容，摇匀。

4）随同试样做空白试验。

5）绘制标准曲线。移取10.00 mL 质量浓度为1 g/L 的Si 标准贮存溶液于100 mL 容量瓶中，加入5 mL 优级盐酸，以水稀释至刻度，混匀，此时Si 质量浓度为100 μg/mL；从以上稀释溶液（100 g/L）中分别移取0.00 mL、1.00 mL、2.50 mL、5.00 mL、10.00 mL于一组100 mL 容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。1 mL此溶液中含被测元素量如表1 所示。

表1 标准工作曲线 μg/mL

6）结果计算：

式中：C 为ICP（电感耦合等离子体）工作曲线上查的硅的质量浓度，μg/mL；C0为空白试剂硅的质量浓度，μg/mL；m 为试样质量，g。

2 结果与讨论

2.1 硝酸溶液的温度

冰铜粉中大部分以可溶性的硅酸盐形式存在，热的硝酸溶液能与可溶性硅酸盐反应生成正硅酸，原硅酸不稳定，易失水成硅酸:H4SiO4H2SiO3+H2O，硅酸受热分解:H2SiO3H2O+SiO2。硝酸溶液温度低，样品溶解不完全，硝酸溶液温度高，容易产生二氧化硅沉淀。当加入氢氟酸后，硝酸溶液温度高，生成的四氟化硅容易挥发。用30 mL（1+3）的硝酸溶液溶解样品，加入4 滴氢氟酸、5 mL 饱和硼酸溶液，分别选择60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、100 ℃五个温度进行加标回收试验，试验结果如表2 所示。

表2 不同温度下的加标回收结果

从表2 中可以看出，硝酸的溶液随温度的增加，样品的测定值趋于稳定，当温度超过80 ℃时，加标回收率降低。因此，硝酸溶液温度为80 ℃时效果最好。

2.2 硝酸溶液的体积

正硅酸在pH=2～3 的范围内是稳定的，因此必须加入硝酸溶解样品来保持一定的酸度值。硝酸溶液体积越少，试剂空白值越低，但是硝酸的体积太少时，溶液的温度降低得快，样品溶解不完全。用80 ℃的硝酸溶液溶解样品，加入4 滴氢氟酸、5 mL 饱和硼酸溶液，对5 mL、10 mL、20 mL、30 mL、40 mL 的硝酸溶液进行最佳体积试验。硝酸溶液的加入体积对结果影响情况如表3 所示。