电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定高镍铜液体样品中金、铂、钯

2022-07-05段爱霞李希凯祖爱国赵志虎李立香段正辉杨秀萍杨红玉

中国无机分析化学 2022年3期

段爱霞李希凯* 赵勇祖爱国赵志虎李立香段正辉杨秀萍杨红玉

(1.金川集团股份有限公司检测中心，甘肃金昌 737100；2.金川集团股份有限公司镍钴研究设计院，甘肃金昌 737100；3.金川集团股份有限公司镍冶炼厂，甘肃金昌 737100)

近年来，国内矿产资源的需求呈大幅增长的趋势，但在矿产资源的选冶和综合利用过程中存在部分元素回收率低的问题。故提升矿产资源的回收率非常必要，尤其是镍铜冶炼的中间物料[1]。如：贵浸液、银硒液、1.3万t加压浸出液、二镍氯气浸出原液等中间物料。这些样品组分复杂，除了含有大量的镍(最高250 g/L)、铜(最高50 g/L)基体，还含有少量的钴、铬、铅、银等其他元素，而稀贵金属金钯铂的含量(0.01～0.57 g/t)甚微，缺乏具有针对性的测定方法。

对于部分样品，其中还含有难以溶解的沉淀物，样品的均匀性较差。相对于大量基体，对含量极低的金铂钯要实现同时直接测定几乎不可能，主要原因是大量基体的干扰和共存元素的干扰问题，因此，必须降低大量基体的共存量，并对金、铂、钯元素进行富集，才能实现上述检测目的。本文通过碲共沉淀，贵金属进入滤渣，经火试金分离富集得到贵金属合粒，合粒经王水溶解后，利用电感耦合等离子体光谱仪灵敏度高、检出限低、稳定性好、干扰少、线性范围宽、检测速度快、能实现多元素同时测定等优点[2-6]，在电感耦合等离子体光谱仪上同时测定金、钯、铂的量，为生产工艺提供了准确、快捷的分析数据。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

高温箱式电阻炉(最高使用温度1 350 ℃)，ICAP 7400电感耦合等离子体光谱仪(赛默飞世尔科技公司)，黏土坩埚(材料为耐火黏土，4#)，镁砂灰皿，铸铁模。

氧化铅(粉状，wAu<0.05 g/t，wPt<0.05 g/t，wPd<0.05 g/t，试金级)，无水碳酸钠(粉状，工业纯)，石英砂(粉状，分析纯)，硼砂(粉状，工业纯)，面粉，硝酸钾(粉状，分析纯)，硝酸银溶液(63 g/L)，硝酸(ρ1.42 g/mL)，盐酸(ρ1.19 g/mL)，硝酸(1+1)，盐酸(2+1)，过氧化氢(30%)，氯化钠(200 g/L)，王水(现配现用)，氯化亚锡溶液[50 g SnCl2.2H2O溶于100 mL HCl(1+1)中]，四氯化碲溶液[碲(1 g/L)：取100 mg碲，加2 mL硝酸，蒸干，加1 mL盐酸，再蒸干，用10 mL浓盐酸溶解残渣，并用水稀释至100 mL]，硫酸肼溶液(50 g/L)，金标准储备溶液(l g/L)，钯标准储备溶液(l g/L)，铂标准储备溶液(l g/L)，金、钯、铂混合标准溶液(50 μg/mL)，金、钯、铂混合标准溶液(5 μg/mL)。

1.2 实验方法

移取25 mL样品于50 mL预先放有少许滤纸浆的比色管中，加入10 mL盐酸、4 mL碲溶液，混匀，放置10 min，加入3 mL硫酸肼溶液(50 g/L)，不断搅拌下滴加5 mL氯化亚锡溶液，于60～70 ℃水浴中加热30 min。过滤，弃去滤液，滤纸及残渣放入坩埚中，加入1.0 g面粉、30 g碳酸钠、8 g硼砂、150 g氧化铅、10 g二氧化硅，置于900 ℃的试金炉中，关闭炉门，升温至1 160 ℃，保温10 min后出炉。将铅扣灰吹。所得合粒加入5 mL硝酸，加热溶解至淡黄色烟冒尽溶液无色时取下，加入20 mL盐酸，蒸发至干，加入1 mL王水，加热到沸腾，用水冲洗表皿及杯壁控制体积20 mL左右，煮沸至溶液澄清，用水移入25 ml比色管中并定容。在仪器选定的最佳工作条件下用ICP-AES法测定金、钯、铂的含量。

1.3 空白实验

随同试料做氧化铅空白实验。测定方法与样品相同。

1.4 标准曲线的绘制

移取0、1.00、2.00、4.00、10.00 mL金、钯、铂混合标准溶液分别置于一组100 mL容量瓶中，加入5 mL王水，用水定容，混匀。在选定的仪器条件下，于电感耦合等离子体光谱仪上测定金、铂、钯各元素的强度，仪器自动绘制金、铂、钯的工作曲线。

1.5 金、铂、钯量的测定

绘好工作曲线后，于电感耦合等离子体光谱仪上，测定试液中金、铂、钯的发射强度，根据工作曲线得到试样中金、铂、钯的含量。按式(1)计算金、铂、钯的含量，数值以μg/mL表示。

(1)

式中：

ρx——被测试液中金、铂、钯的浓度，μg/mL；

ρ——自工作曲线上查得的金(钯、铂)量浓度，μg/mL；

V0——测定时试液的体积，mL；

V——分取试液体积，mL；

计算结果表示至小数点后两位。

2 结果与讨论

2.1 ICP-AES仪器测定条件

从ICP-AES的射频发生器功率、雾化气流量、等离子体气流量、进液泵速和仪器推荐条件等方面对被测元素谱线发射强度考虑，最终选择的仪器测定参数见表1。

表1 ICP-AES仪器工作参数

2.2 各元素分析谱线的选择

遵循所选谱线灵敏度高，干扰少的原则，在同一条件下，同时测定每种元素各谱线的强度及其周围的干扰谱线，确定金、铂、钯元素的分析谱线分别是：267.595、265.945和340.458 nm。

2.3 检出限及测定下限

试剂空白连续11次测定，计算其标准偏差，3倍的标准偏差所对应的浓度为本方法的检出限，10倍的标准偏差为测定下限。数据见表2。

表2 方法的检出限和测定下限

从表2数据可知，各元素的测定下限能满足高镍、铜液体样品中金、铂、钯的测定要求。

2.4 样品分离富集方法的选择

2.4.1 碲共沉淀富集酸度的选择

取含20 μg金钯铂混合标准溶液于一组100 mL烧杯中，调整盐酸浓度为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mol/L，控制溶液总体积20 mL，按实验方法进行共沉淀分离回收率实验，结果见表3。

表3结果表明，1～5 mol/L盐酸浓度，均能定量共沉淀，考虑到低酸度条件下，氯化亚锡被氧化后容易水解，过滤较慢，实验选择盐酸浓度为1.5～3 mol/L。

表3 盐酸加入量对共沉淀的影响

2.4.2 碲加入量选择

为保证加入的碲量与溶液中Au、Pt、Pd定量共沉淀而与杂质元素分离，分别取20 μg金钯铂混合标准溶液于一组100 mL烧杯中，调盐酸浓度3.0 mol/L，分别加入2.0、3.0、4.0、5.0 mg碲，按实验步骤共沉淀分离后做回收率实验，结果见表4。

表4 碲加入量对共沉淀的影响

当加入2.0～5.0 mg的碲时，回收率在95.8%～100%，说明均能沉淀完全。考虑到高基体可能会影响沉淀效果，以及加入过多碲时会夹带较大的铜和铁等杂质，实验选择加入的碲量为4.0 mg。

2.5 火试金配料方案的确定

贵浸液、银硒液、1.3万t加压浸出液、二镍氯气浸出原液等中间物料，主要含镍、铜、铁、钴，含量范围见表5。

表5 样品中主要的共存元素及其含量范围

样品中镍、铜的化合状态较复杂，按照含镍铜样品的配料要求，火试金熔炼后熔渣的硅酸度一般控制在1.0以下，硅酸度太高易生成冰镍或冰铜，造成贵金属损失[1]，氧化镍在氧化铅中溶解度很小，在熔炼中难以和二氧化硅形成镍的硅酸盐进入渣中，为避免镍进入铅扣中，通常采用加大氧化铅用量和加入较多的硼砂代替一部分二氧化硅，使酸性更强的三氧化硼与本来难以和二氧化硅生成硅酸盐的氧化镍、氧化铁生成相应的硼酸盐。

根据硝石法配料的原则和样品中各成分的含量范围，选用1个样品，采用不同硅酸度的熔剂进行实验，得到重量为30～40 g铅扣时的配料及实验现象见表6。

从表6可知，硅酸度过高，配料为半熔态，铅粒不能聚集，硅酸度过低，熔渣成强碱性，对坩埚腐蚀严重。最终，选择熔渣流动性较好的0.75硅酸度相应的配料比。