電感耦合等離子體發射光譜法測定鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中的鋅、銅、砷、鉛、鎘含量

趙晶晶

摘 要 本文采用電感耦合等離子體發射光譜法測定鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中的鋅、銅、砷、鉛、鎘含量。樣品經溶解后，引入ICP-AES，同時測定鋅、銅、砷、鉛、鎘含量。該方法與現行方法相比，分析周期短，適用于大宗鋅精礦商品進出口檢驗的要求。試驗數據表明，方法的相對偏差較低，精密度好，準確可靠。

關鍵詞 鋅精礦 鋅礦石 鉛鋅混合礦 鋅 銅 砷 鉛 鎘 電感耦合等離子體發射光譜法

1 前 言

隨著鋅冶煉產能增加，我國鋅原料的進口數量越來越大，鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦的品質直接關系冶煉企業利潤空間。此外，鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中含有如銅、砷、鉛、鎘等有害金屬元素，在加工冶煉過程中，這些有害元素不但影響產品質量，降低冶煉價值，而且會從相對封閉的環境進入開放的環境，對包括空氣、水、土壤在內的自然環境產生污染效應。國家對礦石中允許存在的有害元素含量標準也日趨降低，GB 20424-2006則直接規定進口鋅精礦中砷不得高于0.60%、鎘不得高于0.30%[1]。對進口鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中鋅含量及各種有害雜質元素的檢測非常重要。并且對快速檢測的需求日益突出。現有的對鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中鋅、銅、鋅、銅、砷、鉛、鎘含量的檢測方法，多采用對不同元素逐一樣品前處理，再測定，而且測定方法較為復雜，不利于口岸的快速通關。例如現行國標方法GB/T 8151.1-2000采用容量法測定鋅含量，方法1需沉淀分離雜質，操作復雜繁瑣，方法2使用有機試劑萃取，對環境污染嚴重[2]；YS/T 461.1-2003[3]測定鉛鋅混合礦中的鉛、鋅含量，操作繁瑣；以上方法均需對鎘含量進行校正，檢測流程長。GB/T8151.6-2000[4]和GB/T 8151.8-2000[5]分別采用原子吸收測定銅和鎘；GB/T 8151.7-2000采用原子熒光測定砷[6]；YS/T 461.4-2003采用碘滴定法對鉛鋅混合礦的砷含量進行測定[7]，YS/T 461.7-2003采用原子吸收測定鎘[8]。

電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）具有靈敏度高，干擾少、線性范圍寬并能連續測定多種元素等優點[9]。本方法旨在采用樣品一次前處理，引入ICP-AES儀器，通過對高含量的鋅采用次靈敏線，實現同時測定鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中鋅、銅、砷、鉛、鎘含量，精密度和準確度均滿足國標要求，方法快速，準確，容易操作，尤其適合口岸大批檢驗的要求。

2 試驗部分

2.1 儀器及分析條件

ICAP6300 型光譜儀（美國熱電），發生器功率1150w；輔助器流量1.0L/min；霧化器流量0.5L/min；分析泵速50r/m；觀測高度17mm；短波積分時間15s，長波積分時間10s；進樣清洗時間30s。波長范圍及背景扣除見表1。

2.2 試劑和標準曲線

鹽酸，優級純；硝酸，優級純；氫氟酸，優級純；硝酸（1+1）；鹽酸（1+1）。水為蒸餾水。

鋅標準溶液：準確稱取1.0000g純鋅標樣（含量99.99%），溶解于30mL硝酸（1+1）中，定容至1000 mL容量瓶，搖勻，此溶液鋅濃度為1mg/mL；砷標準溶液：國家標準物質溶液，濃度1mg/mL，GBS04-1714-2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產；鎘標準溶液：國家標準物質溶液，濃度1mg/mL，GBS04-1721-2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產；銅標準溶液：準確稱取1.0000g純銅標樣（含量99.99%），加熱溶解于30 mL硝酸（1+1）中，定容至1000 mL容量瓶中搖勻，此溶液的銅濃度為1mg/mL；鉛標準溶液：準確稱取1.0000g純鉛標樣（含量99.99%），加熱溶解于30 mL硝酸（1+1）中，定容至1000 mL容量瓶中搖勻，此溶液的鉛濃度為1mg/mL；標準曲線的7個點分別由以上各單元素的標準溶液逐級分取、混合，加6 mL鹽酸（1+1）稀釋至100 mL后得到，具體濃度見表2所示。

2.3 樣品選擇

本實驗選擇6個標準樣品與鋅精礦樣品、鉛鋅混合礦樣品各一。標樣分別為：BY0110-1（鋅精礦，云南錫業集團有限公司研究設計院）；GBW07168（GSO-7）（鋅精礦成分分析標準物質，地球物理地球化學勘查研究所）；YSS030-2006（鋅精礦，葫蘆島永勝有色金屬經貿有限公司）； GBW07286（銅鉛鋅礦石，地質礦產部武漢綜合巖礦測試中心 ）；GBW07287（鉛鋅礦石，地質礦產部武漢綜合巖礦測試中心）；GBW（E）070080（西安綜合巖礦測試中心）；鋅精礦和鉛鋅混合礦均為未知樣品。

2.4 樣品制備

準確稱取于100℃烘至恒重的樣品0.1000g，于250mL聚四氟乙烯燒杯中，用少量蒸餾水潤濕， 加入5mL鹽酸，加熱溶解30min，加入10mL鹽酸， 5mL硝酸， 5mL氫氟酸，冷浸30min后，置于電熱板上100℃左右加熱2h至樣品大部分溶解后，將溫度升至150℃完全蒸干后，再加入15mL硝酸（1+1），利用電熱板余溫加熱提取，轉動燒杯，使杯壁上待測元素完全溶解后（大約15min即可），完全轉入250mL容量瓶中，用水定容至刻度，該溶液為待測液。

2.5 結果計算

各待測元素含量以質量分數表示，按公式（1）計算：

3 結果與討論

3.1 分析譜線選擇

分析譜線的選擇需考慮以下幾個因素[9]：高濃度元素、有自吸收現象以及發射強度較高的元素選擇次靈敏線；低濃度和發射強度較低的元素選擇靈敏線；選擇無干擾或干擾最小的譜線。

3.2 最佳光譜化條件選擇

為獲得最佳光譜化測試條件，設計一組正交試驗，其中分析泵速范圍為25～100r/min，發生器功率范圍為950～1250W，霧化器氣體流量范圍為0.5～1.25L/min，垂直觀測高度范圍為15～19mm，改變以上4個參數中的任何一個參數值，測各分析線的信背比[10～12]，確定各條分析線的信背比都較高時的儀器條件為最終測試條件。

3.3 方法的檢出限和相關性

平行測定空白11次，以3倍測定標準偏差為方法檢出限，空白的10倍標準偏差為檢出下限[13]，結果見表3。

3.4 準確度

用標準樣品做參考標樣，5種元素測定結果均在現行方法允許誤差范圍內，準確度的測定數據見表4。

3.5 回收率

分別稱取0.1000g標樣，再稱取0.1000g樣品，用試樣溶解方法進行溶解，測定并計算回收率（n=9），結果見表5和表6。

3.6 精密度

對同一樣品進行9次測量，計算相對標準偏差，結果見表7。

4 小結

不同含量的鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦均可采用此方法溶樣，用ICP-AES法同時測定鋅精礦、鋅礦石、鉛鋅混合礦中鋅、銅、砷、鉛、鎘含量。該方法檢測范圍較寬，檢出限低，準確度和精密度均能滿足國標和其他現行方法要求，同時還具有簡單快速、容易操作的優點，可滿足大批檢驗的要求。

參考文獻

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