電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP－AES）測定硫化物礦石中的14種常微量元素

宋曉紅 馮 旭 段偉亞 楊桂香 谷口 理

（1島津企業(yè)管理（中國）有限公司 北京分析中心，北京100020；2島津制作所 全球應(yīng)用開發(fā)中心，日本 京都604－8511）

0 引言

多金屬礦石對地質(zhì)環(huán)境和成礦條件有標(biāo)識作用，是礦物學(xué)領(lǐng)域的重要研究對象。地質(zhì)研究中對礦產(chǎn)評價、選礦、礦產(chǎn)品檢驗不僅要求分析硫化物礦石中的主量元素和成礦元素，而且要求準(zhǔn)確測定多種微量元素。它們的分布、分配和含量變化常常反映出一般難以觀察到的潛在規(guī)律，可以為成礦預(yù)測和普查勘探研究提供相關(guān)信息。ICP－AES法是地質(zhì)樣品中多元素，尤其是主、次元素同時分析的重要技術(shù)［1－2］，因此廣泛應(yīng)用于硫化物礦石的分析。采用高壓消解罐法消解硫化物礦石［3－5］，用島津公司全譜型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀ICPE－9000（CCD檢測器）測定了多金屬礦石GBW07163標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的14種常微量元素的含量。測定元素的精密度和準(zhǔn)確度符合《地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范》（DZ/T 0130—2006）的要求。

1 實驗部分

1.1 儀器

ICPE－9000全譜發(fā)射光譜儀（島津企業(yè)管理（中國）有限公司）：ICPE solution Launcher操作軟件。

1.2 實驗器皿及試劑

實驗所用玻璃器皿均用硝酸溶液（1＋1）浸泡24 h后，用去離子水沖洗，干燥備用；實驗所用HNO3，HF和HCl均為優(yōu)級純，實驗用水為超純?nèi)ルx子水。

各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液及混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：由單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（1 mg/mL，購自accustandar d公司）逐級稀釋，組合配制為標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（見表1）。

表1 各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度及波長Table 1 Concentrations of the calibration curve and wavelength of spectralline for each element /%

1.3 樣品的前處理

準(zhǔn)確稱取0.100 0 g試樣于封閉溶樣器的聚四氟乙烯內(nèi)罐中，加入1 mL HNO3，2 mL HF，蓋上聚四氟乙烯上蓋，裝入鋼套中，擰緊鋼套蓋。將高壓消解罐放入烘箱中，190℃下保持48 h。冷卻后，取出聚四氟乙烯內(nèi)罐，在電熱板上于165℃蒸發(fā)至干。然后再加入1 mL HNO3蒸發(fā)至干，此步驟再重復(fù)一次。最后，加入5 mL HCl（6 mol/L），再次封閉于鋼套中，150℃保持5 h，冷卻后定容至25 mL，待測。樣品稀釋4倍后測定。

1.4 儀器參數(shù)

ICPE－9000全譜直讀等離子體光譜儀高頻頻率：27.12 MHz；高頻發(fā)生器功率：1.2 k W；等離子氣流速：10 L/min；輔助氣流量：0.6 L/min；載氣流量：0.7 L/min；矩管類型：Mini；霧化器類型：同心；觀測方向：軸向和縱向自動切換。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

使用鹽酸（5%）配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，如表1。

利用儀器軸向、縱向觀測一次性進樣并測定的功能，根據(jù)不同元素的靈敏度和在樣品中的含量，確定各元素選用觀測方式等儀器參數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取試劑的選擇

在地質(zhì)樣品的處理過程中，王水是一種很好的復(fù)溶提取劑，它不僅有強的氧化性，而且還有Cl－的絡(luò)合作用，被廣泛用于ICP－AES法測定地礦樣品中的多元素。但在實驗中發(fā)現(xiàn)，密封酸溶中，使用王水復(fù)溶提取，在高溫高壓狀態(tài)下會產(chǎn)生大量氣體并溢出，嚴(yán)重影響密封效果，因此本文選用鹽酸作為復(fù)溶提取劑。

2.2 測定的礦物中S含量適應(yīng)范圍

對于含高S的樣品（S含量大于10%），在溶解、蒸干過程中S會揮發(fā)損失，或者由于反應(yīng)過快來不及氧化而造成單質(zhì)S沉淀，從而使測定值偏低［4］。所以本文只適應(yīng)用于測定含S小于10%的樣品。

2.3 光譜干擾

在ICP－AES法測定中會存在光譜干擾，光譜干擾又稱光譜譜線重疊干擾現(xiàn)象。如果待測元素各分析線均有光譜干擾或者當(dāng)元素濃度很低，必須使用最靈敏線進行測試而該靈敏線又存在譜線干擾時，此時需要光譜干擾校正即IEC（Interference Element Correcttion）校正。實驗中，盡管某些分析元素的波長會存在光譜干擾，但經(jīng)過實驗后，各個元素都可以找到能夠準(zhǔn)確定量的無光譜干擾的分析譜線。如圖1所示，Cu（50 mg/L，Cu元素在樣品溶液中的大約含量）對Zn 202.548 n m產(chǎn)生光譜干擾，但對Zn 206.200 n m處無光譜干擾，所以可以選擇Zn 206.200 n m作為分析譜線。

圖1 Cu（50 mg/L）對Zn的光譜干擾Figure 1 Interference of 50 mg/L Cu to Zn.

2.4 多金屬礦石樣品分析結(jié)果及檢出限

使用ICP－AES法直接測量多金屬礦石標(biāo)準(zhǔn)樣品中的常微量元素，同時對樣品空白的分析元素進行6次測定，取3倍的空白標(biāo)準(zhǔn)偏差所對應(yīng)的濃度即為各元素的檢出限。

表2給出的是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07163的檢測結(jié)果。由表2結(jié)果可以看出，使用高壓消解罐法處理樣品，利用ICP－AES法測定樣品中的常微量元素，測定結(jié)果基本與標(biāo)準(zhǔn)值吻合；樣品重復(fù)測定的精密度（RSD）大都小于1%。大部分元素測定的誤差（RE）小于5%。

表2 多金屬礦石樣品分析結(jié)果Table 2 Analysis results for polymetallic ores samples（n＝6）

3 結(jié)語

采用硝酸－氫氟酸封閉高壓消解罐法前處理多金屬礦石標(biāo)準(zhǔn)樣品，ICP－AES法測定了多金屬礦石GBW07163標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的14種常微量元素的含量。該方法線性范圍寬，檢出限低，精密度高，分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相吻合，該方法適應(yīng)于硫化物礦石中S含量小于10%的多金屬礦石樣品中常微量元素的定量分析。

［1］肖立青.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定地質(zhì)樣品中的鎢、鉬、錫［J］.中國無機分析化學(xué)，2013，3（2）：35－38.

［2］申玉民，張寧，郭秀平，等 .泡沫塑料吸附－電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定地質(zhì)樣品中的金［J］.中國無機分析化學(xué)，2013，3（4）：24－26.

［3］溫宏利，馬生鳳，馬新榮，等 .王水溶樣－電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時測定鐵銅鉛鋅硫化物礦石中8個元素［J］.巖礦測試，2011，30（S5）：566－571.

［4］馬生鳳，溫宏利，馬新榮 .四酸溶樣－電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鐵、銅、鋅、鉛等硫化物礦石中22個元素［J］.礦物巖石地球化學(xué)通報，2011，30（1）：65－71.

［5］陳永欣，呂澤娥，劉順瓊，等 .電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定銅精礦中銀砷鉛鋅［J］.巖礦測試，2007，26（6）：497－499.