电感耦合等离子体发射光谱仪测定锡精矿中锌、铜、铁、铅、镉、硫、锰、钨八种杂质元素含量

王 龙

（甘肃省有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院，甘肃 张掖 734000）

关于八种杂质的处理一直是专业领域非常关注的事情，尤其是在锡精矿中含有过多的杂质，可能会对环境，对人体带来一定的伤害。目前国内所采用的净化方式源自于国外，但是通过国内的相关专家进行改造之后，目前针对净化八种杂质除磷出单工艺已经有较好的效果，目前想要将其工艺不断的优化以及改善，还要考虑其影响因素，同时也要考虑生活八种杂质。在处理中的适应性。脱除杂质顾名思义就是脱去磷成分，净化烟气排放过程，减少有害气体的排放减少大气污染，保护环境。脱除杂质方法有很多种，一般有过滤脱除杂质、燃烧过程中脱除杂质、燃烧后脱除杂质等三种。锡矿石是难分解的矿物，共生与伴生元素多，其中的锡钨钼在单一盐酸溶液中易沉淀，准确测定锡矿石中的主次量元素一直是分析技术难点。本文以过氧化钠为熔剂，高温熔融样品，在酒石酸-盐酸-双氧水体系中进行酸化，选用该矿种中仅含有少量的钴作为内标，建立了电感耦合等离子体发射光谱同时测定锡矿石中锡钨钼铜铅锌的分析方法。方法线性范围为0.00～40.0mg/L；方法检出限为锡10mg/kg，钨30mg/kg，钼3.3mg/kg，铜12mg/kg，铅15mg/kg，锌40mg/kg；方法精密度(n=9)小于5.0%，实际样品的测定值与传统化学方法及国家标准方法的测定值吻合较好。本方法采用过氧化钠碱熔锡矿石，溶样彻底，并省去了氢氟酸挥发硅的蒸酸过程，节约了样品处理时间；采用酒石酸-双氧水-盐酸体系溶解熔融物，有利于溶液中的锡钨钼形成稳定的络合物，避免了单纯盐酸体系下产生钨酸、钼酸和锡酸沉淀导致测定结果偏低的问题。

1 电感耦合等离子体发射光谱仪诱导光催化

目前市面上的大多数电感耦合等离子体发射光谱仪测定方式、设备生产以及建设组装主要由吉林省、汨罗市、黑龙江省的三家公司负责。这一系统主要采用钠-钙双碱工艺，装置的使用率均可接近100%，大大提高了电感耦合等离子体发射光谱仪测定方式排放标准。

2 电感耦合等离子体发射光谱仪设备主要问题分析

我国锡矿资源储量较为丰富，在世界锡工业中举足轻重1锡矿石具有工业价值高、品位变化大、共生与伴生元素多等特点2-）。锡矿石的伴生及共生元素最普遍的有钨、钼、铜、铅、锌，相应综合评价参考指标分别为0.02%、0.02%、0.2%、0.5%、0.8%，利用现代分析技术准确快速测定锡和伴生元素的含量对矿产的综合利用具有十分重要的意义。目前，对于锡矿石中含量范围为x%～xx%钨钼铜铅锌的测定一般采用滴定法和重量法5-0.0x%～0.x%的锡钨钼采用光度法0，0.00x%～x%低含量的铜铅锌采用原子吸收光谱法。传统的分析方法操作繁琐、耗时，难以满足日常生产中快速检测的要求。利用电感耦合等离子体发射光谱法(CP-AES)测定矿石中钨锡钼已有报道。

在检测设备存在的主要问题时，在第一次进行电感耦合等离子体发射光谱仪测定方式并没有进行满负荷运作，只启动半运行状态。发现它的净化效率极低，只能达到三成，入口和出口的二氧化磷以及粉尘浓度都不合格。第二次进行调试实验室时还是要进行半运行状态，脱除杂质效率仅提高了两成。出入口的电感耦合等离子体发射光谱仪测定方式程度都不符合要求。后续虽然对电感耦合等离子体发射光谱仪测定方式备进行了升级改进，但是仍达不到指标，电感耦合等离子体发射光谱仪测定方式没有健全的排渣脱水功能造成系统无法连续运行使用。此过程浓缩泵动力不足、吸收塔地沟漏水下沉、大部分时间停止运行用于沉渣清理以及环境指标不合格。系统只工作三天就必须停止进行沉渣处理长达十天或十天以上，严重阻碍了工作进程。系统长期不使用会造成烟气泄漏，从而腐蚀系统内部零件。系统工作时间短维修时间长，四分之三的时间都用于机械维修保养，停产时内部烟气无法及时排出，造成系统内部零部件腐蚀损坏掉落，形成了恶性循环，进一步延长脱除杂质系统停产时间。

3 电感耦合等离子体发射光谱仪测定过程分析

双碱法会在pH值达到一定数值后降低亚磷酸钙溶解率，无法生成石膏用于脱除杂质物脱水。为保证其正常运行，pH值需要达到10左右，但是主要问题就出在这，当pH值达到6.75以后，钙几乎就不溶解了，不会进行氧化还原反应，也就无法生成石膏。目前这一矛盾问题还无法解决，不能找到一个方法既可以保证脱除杂质过程顺利开展，又可以同时完成脱除杂质物脱水。

系统内因亚磷酸钙浓度高而堵塞无法连续运行。脱除杂质过程中会进行多次化学反应，产生多种化学物，而这些化学物中间又会进行二次反应，比如亚磷酸钙，它的大量产生会阻塞系统运行，阻碍脱除杂质工作，继续进行。

二氧化碳与钠和钙的二次反应使处理工作无法继续使用造成浪费，大大降低了效率，提高了成本。

双碱法由于设计缺陷循环泵动力不足不仅无法提高循环量，综上所述，由于种种原因和缺陷，双碱法还不是最适合用于现在电感耦合等离子体发射光谱仪测定方式工作的方法。净化效率低且不能长时间运行，运行时产生的化学物易造成内部堵塞，实用性和稳定性都很差。简单概括双碱法是运用钠基脱除杂质法进行塔内，由于此方法碱性较强，与二氧化磷反应产生大量化学物结晶，造成系统内部堵塞。现在工业在崛起的同时对环境造成严重污染，国家在展开环境治理的同时制定了一系列工厂生产环保系统安装标准以及环境数据监测制度。要求各工业生产企业严格按照标准执行。

4 电感耦合等离子体发射光谱仪常见故障

电感耦合等离子体发射光谱仪电池如果在高温的情况下，那么就会出现失控，然而内部所产生的热量很难散除。就会产生连锁反应。

4.1 过热触发热失控

促使硫酸锂电池出现发热的原因，主要来自于电池的设计以及型号，如果在设计时没有按照相关的规定，出现了不合理的情况，导致短路，所以才会出现温度升高。电缆线的接头位置如果出现松动，也会导致温度升高，所以从设计方面以及材料方面需要不断的改进，才可以有效地阻断热失控。电池的管理首先应该通过预测来进行检测温度。电池的选型以及设计出现不合理，出现短路，应该设置使用的温度范围，同时也要分出安全等级，可以达到分级报警。

4.2 过充电触发热失控

在充电中如果出现发热失控的情况应该是充电电路出现了问题而此时安全功能会出现丧失促使Bms已经无法受控。出现这种问题其实非常普遍，因为很多电池在使用中都会产生这样的问题。就像是我们在用手机时一边充电，一边玩的确会带来危险，也会对设备带来严重的损害，最终导致故障的出现。首先应该针对电池管理进行查看是否存在合理性，要对电池进行监测，要观察其电压的情况。

4.3 内短路触发热失控

在电池制造的过程中，会掺杂金属颗粒，所以会导致在充电时出现膨胀以及收缩的情况。外部激源与绝缘体有很大的关系，如果绝缘体失效，会造成电流过度的冲击以及出现短路等情况。电池外部如果出现高温就会受到热冲击，从而诱发失控，并且热冲击也会不断的蔓延。储能电站一般会采取集装箱结构进行设计，正常情况下，电池会处于静止状态，由于受到外部刺激，例如挤压等不正当行为，会造成储能电站不具备安全性，这也是目前所产生的矛盾。外部短路会促使电池不断的升温，正常换热时理离电池如果出现短路，温度不断升高会产生副反应，电池老化会导致内阻出现变化。简单的讲，外部短路，危害性非常大，储能系统和电池经常会产生被动性保护，电冲击通过韩国的事故，严重的情况下会导致爆炸。如果热冲击出现在电池上，会导致大型火灾事故。热失控会导致电池出现过热的情况，并且还会促使热失控出现。热冲击出现，主要是由于老化故障所导致，热失控会促使电池快速产生热量，并且释放热量，电池具备较好的散热功能，以主动展开热管理措施，往往在出现热失控时，线路可能被自行切断，从而可以避免危险。在电池出现故障时，要严格的控制温度，可以采取主动降温的形式，要充分避免电池出现自加热，目前这种做法是减轻电池失效的有效方法。

4.4 机械触发热失控

诱发电感耦合等离子体发射光谱仪出现危险事故的原因主要来自于电池本身，例如在制造电池时出现瑕疵以及电池老化无法正常储能等都会带来安全隐患。在制造电池的时候，金属污染物的颗粒很容易混入到电池中，此时会导致电池出现故障。经过调查在曾经出现的事故问题中，循环使用电池，会导致电池出现故障，此时循环工况也会受到控制。当电池在使用中，渐渐的老化，而此时颗粒也会随着不断的发生变化。如果颗粒无法消融，渐渐的就会成为故障，比较常见的为电池导入后在失控发热的状态下，会产生内短路。

4.5 电池热失控的机理

热失控就是蓄电池在进行连续放热时，会产生一种连锁反应，所以电池才会急速升温，而此时会导致过热以及爆炸等情况出现。热失控在慢慢的扩展，所以蓄电池内部也会产生热失控。而此时电池也会出现短路，当电池出现内短路的时候，局部会出现发热的情况，此时也会连带副反应，产生金属氧化物，并不断的放热。即使外界环境属于强冷空气，那么也无法改善这种状况。锂离子电池在出现发热的情况下，被称之为热失控。电池本体因素也来自于外部的刺激，同时对于管理系统也会产生失效的情况，这也是非常重要的原因之一。老化问题目前非常严重，电池如果出现故障等问题，其他零部件会遭到腐蚀，所以触电电阻会产生增大。绝缘性能也会不断的降低。

5 电感耦合等离子体发射光谱仪系统改进

5.1 使用石灰石-石膏湿法脱除杂质工艺

脱除杂质导入口安装除尘器是为了防止过多粉尘烟气进入浆液，发生化学反应而导致浆液失效，为提高脱除杂质效率必须加快研究如何降低脱除杂质过程中可燃气体的排放。

从实际铝厂脱除杂质工作中了解到，大多数铝厂都会设计安装两条脱除杂质生产线用于解决脱除杂质生产时由于清理沉渣而导致的停产问题。建议两条生产线使用不同的脱除杂质方案，为了降低成本可以考虑不使除球磨机制浆系统，降低石灰石用量；准备一台备用循环泵，设计增加3～4层喷淋；改造增压风机和锅炉引风机，不设置烟气换热器。由于脱除杂质过程会产生大量可燃气体，所以它的治理方案需要进行严谨的调查研究，来逐步完善脱除杂质工艺。

5.2 改造预算

经过初步预算安装脱除杂质设备总计投资大概在几千元左右。按照这一改造标准脱除杂质系统每年最多只需一个月时间进行维修检测。原材料中钠化球的磷含量基本上是以磷化亚铁的固体形式存在，存在少量FeSa在窑尾短距离内被分解，被分解出的磷挥发进入密气后，氧化还原成一氧化磷等随烟道排出。

6 电感耦合等离子体发射光谱仪维修法与定期维修制

虽然电感耦合等离子发射光谱仪的使用效果非常好，运行平稳安全性高，但是在电感耦合等离子发射光谱仪运行过程中会受到各种外部环境干扰，造成电感耦合等离子发射光谱仪运行故障。

针对这些因素部分电力企业并没有提高重视对电感耦合等离子发射光谱仪的维修保养工作不到位，忽视了电感耦合等离子发射光谱仪可能由于外部因素造成的故障。在实际工作当中要求电力企业要对断电器定期合理地进行检修工作，这不仅仅有利于提高电感耦合等离子发射光谱仪的使用效果，更能有效地延长电感耦合等离子发射光谱仪的使用寿命，保障了电力运行的安全性，从根本上降低了电力企业的运行成本。因此电力企业应该转变针对电感耦合等离子发射光谱仪的管理意识，详细制定检修方案，认真落实保养维修制度，由专人专门负责电感耦合等离子发射光谱仪维修保养工作，积极组织企业电力技术人员培训，加强责任意识，有效保证电感耦合等离子发射光谱仪的顺利运行。电感耦合等离子发射光谱仪的主要维护方法有以下几点：

运行过程中常见的故障问题，虽然故障小但是如果不及时解决就有可能造成电感耦合等离子发射光谱仪开关闭合，发生爆炸等严重事故，甚至还会导致维修人员中毒。因此必须提高对电感耦合等离子发射光谱仪的气体检测频率，将事故消灭在萌芽状态。一般造成气体泄漏的原因有很多种，有可能是电感耦合等离子发射光谱仪轴承老化、触头密闭不严接触不良等等多种原因。一旦电感耦合等离子发射光谱仪出现泄漏问题首先要对补气记录进行检查，如果发现电感耦合等离子发射光谱仪气体泄漏情况严重就要紧急疏散周围人群，防止中毒现象发生。如果只是由于电感耦合等离子发射光谱仪内部故障造成的气体泄漏，维修人员需要穿好防护装备，戴好防毒面具进行检修工作。

在进行检修处理时要注意及时通风，避免工作人员在密闭空间内停留时间过长导致中毒。检修完成后及时更换新的零部件，然后对电感耦合等离子发射光谱仪进行补气工作，当气体压力达到规定范围之内即可停止，恢复电感耦合等离子发射光谱仪运行。

7 总结

随着人们对生存环境要求的提高，经济发展对生产技术要求的提高，与环境污染矛盾加深，人们对能源的使用与开发产生了新的思考。八种杂质对环境造成严重威胁，它可以形成酸雨、带来温室效应、增加可吸入颗粒等，所以开发新能源，降低有害气体排放已经被逐渐提上日程。随着人们环保意识增强，很多处理工艺已经被应用到实际生产当中，对减少锡精矿排放，改善环境污染有着重要意义。八种杂质的处理，采用电感耦合等离子体发射光谱仪可测定脱离废物，所以还需要不断优化以及改善。