ICP-AES測(cè)定銅煙灰中Zn、Cu、Bi、In、Sn、Pb

邵從和（銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司 技術(shù)中心，安徽 銅陵 244000）

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ICP-AES測(cè)定銅煙灰中Zn、Cu、Bi、In、Sn、Pb

邵從和
（銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司 技術(shù)中心，安徽 銅陵 244000）

摘 要：建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定銅煙灰中鋅、銅、鉍、銦、錫、鉛的分析方法。選擇鋅、銅、鉍、銦、錫、鉛的分析譜線分別為206.200，224.700，306.772，230.605，189.991，283.305 nm。方法使用鹽酸+硝酸（3+1）分解試樣，在10%的王水介質(zhì)中測(cè)定，并對(duì)儀器工作參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)測(cè)定元素分析線的選擇、干擾元素的影響等進(jìn)行了研究。由儀器自動(dòng)擬合，測(cè)定元素校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)分別為Zn：0.999908、Cu：0.999979、Bi：0.999920、In：0.999973、Sn：0.999881、Pb：0.999985，方法的檢出限在0.012～0.19 mg/L之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=11）在1.09%～12.79%之間，加標(biāo)回收率在95.00%～115.8%之間，完全能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)快速準(zhǔn)確測(cè)定的要求。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；銅煙灰；鋅；銅；鉍；銦；錫；鉛

1 引言

銅煙灰是銅系統(tǒng)密閉鼓風(fēng)爐和轉(zhuǎn)爐的電收塵混合煙灰，是火法煉銅過(guò)程產(chǎn)生的、含有大量有價(jià)金屬和有害金屬的二次資源［1］。一方面我國(guó)有色金屬需求強(qiáng)勁，而有色資源的儲(chǔ)量則日益減少；另一方面有色金屬行情待續(xù)低迷，無(wú)論是礦山還是冶煉企業(yè)效益都急劇下滑［2］。在此背景下，各冶煉企業(yè)進(jìn)一步深化了對(duì)煙灰等冶煉廢棄物中含有的有價(jià)金屬的認(rèn)知，不斷采用新技術(shù)、新方法加強(qiáng)對(duì)其綜合回收的研究，回收率不斷提高，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益［3-4］。要想最大限度地開發(fā)利用好煙灰這一可貴的二次資源，對(duì)于此類物料的快速準(zhǔn)確檢測(cè)也顯得尤其重要。

我們使用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀同時(shí)測(cè)定其中多種元素，大大提高了分析速度，可以及時(shí)準(zhǔn)確地給煙灰綜合回收利用做強(qiáng)有力的檢測(cè)技術(shù)支撐。在此情況下我們制定了電感耦合等離子發(fā)射光譜法測(cè)定煙灰中鋅、銅、鉍、銦、錫、鉛分析方法。

該方法簡(jiǎn)單、快速、干擾少、精密度好，準(zhǔn)確度高，檢測(cè)范圍寬，具有其它方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，完全滿足工業(yè)生產(chǎn)測(cè)定的要求。

2 試驗(yàn)部分

2.1試劑與儀器

2.1.1主要試劑

HCl；HNO3；王水；所用試劑為分析純，試驗(yàn)用水為超純水。

系列標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：

鋅：1.0 mg/mL，準(zhǔn)確稱取去除表面氧化的鋅片（≥99.99%）0.5000 g于燒杯中，加20 mL鹽酸（1+1），在低溫電爐上溶解完全，取下冷至室溫，移入500 mL容量瓶中定容；此溶液含鋅1.0 mg/mL。

銅：1.0 mg/mL，準(zhǔn)確稱取用冰乙酸處理過(guò)的銅片（≥99.99%）0.5000 g于燒杯中，加20 mL硝酸（1+1），在低溫電爐上溶解完全，取下冷至室溫，移入500 mL容量瓶中定容；此溶液含銅1.0 mg/mL。

鉍：1.0 mg/mL，準(zhǔn)確稱取金屬鉍 （≥99.99%）0.5000 g于燒杯中，加50 mL硝酸（1+1），在低溫電爐上溶解完全，取下冷至室溫，加入酒石酸（100g/L）20 mL，移入500 mL容量瓶中定容；此溶液含鉍1.0 mg/mL。

銦：1.0 mg/mL，準(zhǔn)確稱取金屬銦 （≥99.99%）0.5000 g于燒杯中，加20 mL硝酸（1+1），在低溫電爐上溶解完全，取下冷至室溫，移入500 mL容量瓶中定容；此溶液含銦1.0 mg/mL。

錫：1.0 mg/mL，準(zhǔn)確稱取金屬錫 （≥99.99%）0.5000 g于燒杯中，加100 mL鹽酸（1+1），在低溫電爐上溶解完全，取下冷至室溫，移入500 mL容量瓶中定容；此溶液含錫1.0 mg/mL。

鉛：1.0mg/mL。準(zhǔn)確稱取金屬鉛 （≥99.99%）0.5000g于燒杯中，加20mL硝酸（1+1），在低溫電爐上溶解完全，取下冷至室溫，移入500mL容量瓶中定容；此溶液含鉛1.0mg/mL。

2.1.2儀器

Prodigy ICP發(fā)射光譜儀（美國(guó)Teledyne Leeman Labs 公司）；AB104-N電子分析天平（梅特勒-托利多）。

2.2試驗(yàn)方法

稱取0.2000g試料于100mL三角燒杯中（隨同試料做空白實(shí)驗(yàn)），用水潤(rùn)濕，加20mL王水，蓋上表皿，低溫至試料溶解完全，取下稍冷。用水沖洗表皿及杯壁，煮沸，取下冷卻，加20mL王水移于200mL容量瓶中，以水定容，混勻。在選定的工作條件下與標(biāo)準(zhǔn)溶液系列同時(shí)進(jìn)行測(cè)定，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算試料中Zn、Cu、Bi、In、Sn、Pb的含量。

3 結(jié)果與討論

3.1儀器工作條件的優(yōu)化

配制10.0 μg/mL Bi、Cu、In、Pb、Sn、Zn的溶液，進(jìn)行分析條件的優(yōu)化。分析條件：泵速：80～110 rpm；RF功率：750～1750 W ；霧化器壓力：22～30 psi；輔助氣流量：0.25～1.0L/min；積分時(shí)間：Uv 10～35s；Vis 5～25s。

試驗(yàn)采用以單個(gè)條件為變量，其他條件不變，測(cè)量標(biāo)液信號(hào)和背景，計(jì)算信背比。從而確定最終的儀器工作參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　儀器工作參數(shù)

3.2分析譜線的選擇

根據(jù)分析譜線的選擇原則，選取光譜干擾最小，譜線強(qiáng)度最大的譜線為測(cè)定時(shí)的分析譜線［5］。鋅、銅、鉍、銦、錫、鉛的分析譜線分別為206.200，224.700，306.772，230.605，189.991，283.305 nm。

3.3稱樣量的選擇

分別稱取0.1g，0.2g，0.3g，0.5g 1#銅煙灰試樣，按實(shí)驗(yàn)方法，在選定的儀器工作參數(shù)下，測(cè)定各元素含量見(jiàn)表2。

結(jié)果表明，0.1g的稱樣量代表性較差，結(jié)果相差較大，當(dāng)稱樣量達(dá)到0.2g時(shí)，稱樣量對(duì)結(jié)果的影響不大，考慮到稱樣量過(guò)大引入的基體干擾，本實(shí)驗(yàn)選擇稱樣量為0.2g。

3.4溶樣體系的選擇

試驗(yàn)考察了王水、溴+王水、氯酸鉀+王水、酒石酸+硝酸體系對(duì)樣品溶解的影響，發(fā)現(xiàn)各溶樣體系對(duì)待測(cè)元素測(cè)定無(wú)明顯影響，且溶液清亮無(wú)不溶物。考慮實(shí)驗(yàn)的易操作性，選擇王水溶解樣品。見(jiàn)表3。

3.5介質(zhì)和酸度的選擇

試驗(yàn)通過(guò)測(cè)定各元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液在5%王水、10%王水、10%硝酸、10%鹽酸中各元素的光譜強(qiáng)度來(lái)確定實(shí)驗(yàn)的介質(zhì)和酸度。見(jiàn)表4。

表2　稱樣量的選擇試驗(yàn)%

表3　溶樣體系的選擇試驗(yàn)%

表4　介質(zhì)及酸度選擇試驗(yàn)icps

結(jié)果表明，王水、硝酸、鹽酸介質(zhì)對(duì)測(cè)定結(jié)果影響不大，考慮到溶樣體系中使用王水，為了保持樣品溶液引入酸的一致性，選擇王水作為介質(zhì)。試驗(yàn)中10%王水介質(zhì)中各元素的光譜強(qiáng)度均強(qiáng)于5%王水，故本實(shí)驗(yàn)選擇10%王水作為介質(zhì)。

3.6線性范圍及檢出限

分別配制各元素濃度分別為Bi：0.00、50.00、20.00、5.00μg/mL；Cu：0.00、20.00、50.00、100.00μg/mL；In：0.00、0.50、1.00、2.00μg/mL；Pb：0.00、50.00、100.00、200.00 μg/mL；Sn：0.00、1.00、5.00、10.00 μg/mL；Zn：0.00、200.00、100.00、50.00 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

按選定的儀器工作條件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測(cè)定，以各被測(cè)元素的強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，各元素的線性范圍、線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表5。將空白溶液進(jìn)行11次測(cè)定，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法的檢出限，檢出限結(jié)果見(jiàn)表5。

表5　線性范圍、回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限

3.7干擾試驗(yàn)

銅煙灰中其他主要存在元素為Al，As，Ca，Co，Cr，F(xiàn)e，Mg，Mn等［6］，分別配制已知濃度的單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入一定量的雜質(zhì)元素進(jìn)行干擾試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6。結(jié)果表明，上述共存離子存在下，對(duì)測(cè)定各元素?zé)o干擾。

表6　干擾試驗(yàn)

3.8精密度和回收率試驗(yàn)

按實(shí)驗(yàn)方法對(duì)3只銅煙灰樣品進(jìn)行測(cè)定，并進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表7和表8。

由表7和表8可知，各元素的加標(biāo)回收率在95.0%～115.8%之間，RSD在1.09%～12.79%之間，精密度良好。由此可見(jiàn)，該方法是令人滿意的。

表7　精密度試驗(yàn)n=11

表8　回收率試驗(yàn)

4 結(jié)語(yǔ)

本工作通過(guò)單變量法測(cè)量?jī)x器信背比優(yōu)化了儀器工作參數(shù)。分析了溶樣體系、稱樣量、介質(zhì)和酸度等試驗(yàn)條件的影響，考察了干擾試驗(yàn)、精密度和回收率試驗(yàn)等分析方法性能指標(biāo)。從而確定了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法進(jìn)行煙灰中銅、銦、錫、鉍、鉛、鋅的分析方法，該方法簡(jiǎn)單、快捷、結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

參考文獻(xiàn)：

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Determination of Zn, Cu, Bi, In, Sn and Pb in Copper Ash by ICP-AES

SHAO Cong-he
（Tongling Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. Technology Center, Tongling 244000, Anhui, China）

Abstract:An analysis method for the determination of zinc, copper, bismuth, indium, tin and lead in copper ash by ICP-AES was established. Analytical spectral lines of 206.200 , 224.700 , 306.772 , 230.605 , 189.991 , 283.305 nm were chosen for the determination of Zn, Cu, Bi, In, Sn and Pb respectively. Samples were dissolved in hydrochloric acid and nitric acid (3∶1). Samples were determined in 10% aqua regia medium. Instrumental parameters were optimized. The choice of the analytical spectral lines and the influence of interference elements were studied. The linear correlation coefficients fitted by instrument automaticly were Zn: 0.999908, Cu: 0.999979, Bi: 0.999920, In: 0.999973, Sn: 0.999881, Pb: 0.999985. The detection limits were found in the range of 0.012～0.19 mg·L-1with RSD’s (n=11) in the range of 1.09%～12.79% with values of recovery obtained by standard addition method in the range of 95.0%～115.8%.

Keywords:ICP-AES；copper ash；zinc；copper；bismuth；indium；tin；lead

作者簡(jiǎn)介：邵從和（1963-），男，安徽銅陵人，研究生，高級(jí)工程師，主要從事有色重金屬、稀貴金屬、稀土等礦產(chǎn)品、中間產(chǎn)品和產(chǎn)成品的分析檢測(cè)。E-mail：tlshao2315@163.com

收稿日期：2015-12-02

中圖分類號(hào)：O657

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3842（2016）01-0090-06