電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定錫精礦中8種雜質元素

馬 麗

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定錫精礦中8種雜質元素

馬 麗

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

應用電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法同時測定錫精礦中鈣、鎂、銅、鉛、鋅、砷、銻、鉍8種雜質元素。對錫精礦樣品的分解方法進行了合理選擇，并對測定時的元素分析譜線、基體及各測定元素間干擾情況等進行了討論。采用硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸溶樣，鹽酸浸取?；w效應較小，各待測元素之間基本無干擾。測定結果與國家標準方法比對結果基本一致，相對標準偏差為1.3%～3.3%(n=11)，方法加標回收率為96.0%～105%，能滿足實際工作中準確、高效地分析錫精礦中雜質元素的需要。

雜質元素；錫精礦；電感耦合等離子體原子發射光譜法；基體干擾

0 前言

錫精礦是錫冶煉工藝中的主要原料，錫精礦除了含主量元素錫外，還含有鈣、鎂、銅、鉛、鋅等多種雜質元素，準確、快速地測定錫精礦中各雜質元素的含量，對錫產品各工序參數的控制及整個生產工藝過程的質量指標和技術經濟指標都起著至關重要的作用[1]。國家標準方法[2]和相關文獻中，對于錫礦中雜質元素分析方法有原子吸收光譜法[3-5]、分光光度法[6]、氫化物發生-原子熒光光譜法[7]等，但都不能達到同時測定多種雜質元素的目的。本文采用硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸低溫溶解樣品，利用電感耦合等離子體原子發射光譜法同時測定錫精礦中鈣、鎂、銅、鉛、鋅、砷、銻、鉍8種雜質元素的含量，確定了相關分析條件以及各元素分析譜線，并進行了加標回收和精密度實驗。方法易操作，準確度高，能滿足對錫精礦樣品進行快速準確地批量分析的要求。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作條件

700-ES系列全譜直讀等離子體原子發射光譜儀(安捷倫科技有限公司)，ICP ExpertTMII操作軟件。

高頻發生器功率：1.10 kW；霧化氣流量：0.60 L/min；輔助氣流量：1.5 L/min；等離子體氣流量：15 L/min；觀察高度：10 mm；進液泵速：15 r/min；穩定時間：20 s；一次讀數時間：6 s。

1.2 主要試劑

鈣、鎂、銅、鉛、鋅、砷、鉍單元素標準儲備溶液(1 000 mg/L，鋼研納克檢測技術有限公司，銻為500 mg/L)；混合系列標準溶液：用各元素標準儲備溶液配制成含鹽酸體積分數為10%的系列標準溶液。

在分析過程中僅使用確認為優級純的試劑和蒸餾水(去離子水)。

1.3 實驗方法

稱取0.10 g(精確至0.000 1 g)樣品于200 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入15 mL硝酸、5 mL鹽酸、5 mL氫氟酸、2 mL高氯酸，搖勻。220～240 ℃加熱蒸至溶液約為0.5 mL，加入5 mL鹽酸，用少量水沖洗杯壁，加熱溶解鹽類，冷卻，移入50 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。干過濾后的澄清液為待測試液1。隨同試樣做空白實驗。分取5 mL干過濾后的澄清液于50 mL容量瓶中，補加5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻，制得待測溶液2。根據樣品中元素含量，按選定的儀器工作條件對待測溶液1或2與標準溶液同時進行測定。

2 結果與討論

2.1 溶樣方法的選擇

錫精礦樣品組成復雜，分解困難，采用酸溶解樣品后存在殘渣，堿熔能徹底分解樣品，但堿基體高不利于低含量元素的測定。分別采用酸溶法和堿熔法(用過氧化鈉在銀坩堝中溶解樣品，稀鹽酸浸取，定容并稀釋10倍后測定)對云南錫業股份有限公司提供的兩個錫精礦樣品1#和2#進行分析，其測定結果見表1。

表1 酸溶解和過氧化鈉熔解測定結果對比Table 1 Comparison of the determination results for the samples which were digested by acid and melt by sodium peroxide /%

由表1可見，對于含錫量較高(約78%和45%)的難溶錫精礦樣品，酸溶后Sn基本存在于不溶殘渣中，Fe、Al酸溶不完全。但對于Ca、Mg、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi的測定結果酸溶法和堿熔法基本一致，且酸溶法的檢測下限更低。

2.2 基體干擾情況和分析譜線的選擇

對大量錫精礦代表樣品進行基體元素含量測定，考慮高含量基體對測定元素的干擾以及各測定元素間的干擾情況，確定各元素的分析譜線見表2。

表2 分析譜線Table 2 Spectral lines /nm

錫精礦樣品中錫含量雖然高，但從表1中可以看出溶液中Sn的含量比較低，結合代表樣品基體元素含量進行了相關基體干擾實驗，結果表明，Sn(100 μg/mL)、Fe(1 000μg/mL)、Al(140 μg/mL)基體對0.5 μg/mL的各待測元素的測定基本無干擾。對于各分析元素之間的干擾情況為： Ca(500 μg/mL)對0.5 μg/mL其它待測元素的測定基本無干擾，Mg(100 μg/mL)、Cu(50 μg/mL)、Pb(900 μg/mL)、Zn(150 μg/mL)、As(150 μg/mL)、Sb(200 μg/mL)、Bi(150 μg/mL)均對其它待測元素的測定基本無干擾。

2.3 線性范圍和檢出限

用5個混合標準溶液和空白溶液繪制各待測元素的工作曲線(待測元素標準溶液濃度范圍均為0～10 μg/mL，各元素相關系數均大于0.999)，同時測定11份試劑空白溶液，計算標準偏差，以3倍的標準偏差作為檢出限見表3。由表3可以看出，該方法的檢出限較低。

表3 各元素檢出限Table 3 Detection limit for each element /(μg·mL-1)

2.4 精密度和準確度實驗

按實驗方法對2#樣品中8種待測元素進行獨立的11次分析測定，考察其方法的重現性。并對2#樣品中Ca和Mg采用“GB/T1819.13—2004火焰原子吸收光譜法“、Cu采用”GB/T1819.14—2006火焰原子吸收光譜法“、Pb采用”GB/T1819.4—2004火焰原子吸收光譜法“、Zn采用”“GB/T1819.8—2004火焰原子吸收光譜法”、As采用“GB/T1819.5—2004蒸餾分離碘滴定法”、Sb采用“GB/T1819.6—2004火焰原子吸收光譜法”、Bi采用“GB/T1819.7—2004火焰原子吸收光譜法”進行分析，其對比結果見表4。

由表4結果可以看出，該方法測定結果的精密度較好，相對標準偏差在1.3%～3.3%。該方法各元素的測定結果和國家標準方法比對結果基本一致，相對誤差均在國家標準允許誤差范圍內，該方法準確度較高。

表4 樣品分析及對比結果Table 4 Sample analysis and comparison of the analytical results(n=11) /%

2.5 加標回收實驗

在2#樣品中加入一定量的待測元素標準溶液，按照實驗方法進行加標回收實驗，測定結果見表5。

表5 加標回收實驗Table 5 Recovery experiments /%

由表5可見，該方法的加標回收率較高，在96.0%～105%。此方法準確、可行。

3 結語

采用四酸溶解樣品，電感耦合等離子體原子發射光譜法同時測定錫精礦中8種雜質元素，流程簡單快速，易于操作，緊密度高，準確性好。避免了傳統方法只能單元素單獨分析，操作繁瑣等缺點，大大提高了分析檢測的效率，并能滿足實際工作中批量分析的需要。

[1] 陳永欣,呂澤娥,劉順瓊,等. 電感耦合等離子體原子發射光譜法測定錫精礦中雜質元素[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2008,28(4):20-22.

[2] 全國標準化技術委員會. GB/T1819—2004 錫精礦化學分析方法[S].北京:中國標準出版社,2004.

[3] 蘇愛萍,施寶芝,張云.原子吸收光譜法測定錫精礦中的氧化鈣和氧化鎂[J].云南冶金,(YunnanMetallurgy),2011,40(6):57-61.

[4] 王皓瑩.火試金-原子吸收光譜法測定錫陽極泥中金、銀含量[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):59-61.

[5] 孔凡麗.火焰原子吸收光譜法測定錫渣中的銦[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):70-72.

[6] 陳林,賀與平. 碘液吸收砷化氫砷銻鉬藍分光光度法測定錫精礦中砷[J].云南冶金(YunnanMetallurgy),2011,40(6):50-52,56.

[7] 連小安. 氫化物發生-原子熒光光譜法測定錫精礦中的銻和鉍[J].福建冶金(FujianMetallurgy),2011,40(3):36-39.

Determination of Eight Impurity Elements in Tin Concentrate byInductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry(ICP-AES)

MA Li

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628,China)

A new method for determining eight kinds of impurity elements including Ca, Mg, Cu, Pb, Zn, As, Sb, Bi in tin concentrate by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) was reported. A sample digesting method was reasonably selected. Analytical line for each element, matrix and the interference between analyzed elements were discussed. The sample was digested by nitric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid and perchloric acid. For this method, matrix effect is small, and there are almost no interference between each analyzed element. The results were in good agreement with those obtained by national standard method. The results were satisfactory with the relative standard deviations in the range of 1.3%-3.3%(n=11) and the recovery rates in the range of 96.0%-105%. This method can meet the requirement for accurate and efficient analysis of impurity elements in tin concentrates in real work.

impurity elements; tin concentrate; inductively coupled plasma atomic emission spectrometry; matrix interference

2016-01-11

2016-01-29

馬麗，女，工程師，主要從事礦石及有色金屬中雜項元素的分析測試研究。E-mail:mary791012@163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.03.009

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)03-0039-04