硝酸氧化爐灰中鉑鈀測定方法研究

張 俠 ，陳潮炎 ，謝大偉 ，周 童 ，王國棟

（1.徐州北礦金屬循環利用研究院，江蘇 徐州 221002；2.北礦檢測技術有限公司，北京 102600）

硝酸氧化爐灰中鉑鈀測定方法研究

張 俠1，2，陳潮炎2，謝大偉1，2，周 童1，2，王國棟1，2

（1.徐州北礦金屬循環利用研究院，江蘇 徐州 221002；2.北礦檢測技術有限公司，北京 102600）

本文利用傳統火試金富集貴金屬的預處理方法，結合現代分析儀器，運用電感耦合等離子體發射光譜法對Pt、Pd進行分析，其具有簡單、準確、快速的特點。通過加入銀作為保護劑富集Pt、Pd形成合粒，經硝酸-鹽酸溶解貴金屬合粒后，采用ICP-AES法測定溶液中Pt、Pd含量。通過一系列條件試驗，得出最佳試驗條件、基體干擾影響等。試驗表明，采用本方法測定硝酸氧化爐灰中Pt、Pd含量，消除了電感耦合等離子體光譜法直接存在的基體干擾，測定結果穩定，方法操作簡便快速，可作為Pt、Pd測定方法。

硝酸氧化爐灰；鉑；鈀；火試金；ICP-AES

據前瞻產業研究院分析，2008-2013年我國硝酸（折100%）產量總體上逐年上升，2016年達到了280萬t。氨氧化生產硝酸的催化劑一般采用鉑網，它是用貴金屬鉑、鈀合金（主體是鉑）編織而成。在使用過程中有損耗，其損耗值隨氨氧化壓力的增加而加大，我國生產硝酸的鉑耗約為0.07 g/t，損失的鉑除少部分溶解在硝酸和隨尾氣損耗外，其一部分沉積在氧化爐體、管道以及酸泥中成為爐灰，管道和酸泥中爐灰一般含貴金屬0.1%～1.0%，氧化爐體內大部分以碎片、斷層等脫落方式沉積，其Pt含量在5%～25%，需要多次清掃回收。此外爐灰中的Pt/Pd含量高（Pt：3%～20%，Pd：1%～20%）且分布不均勻。

現有可以借鑒的分析方法中，試樣的分解可采用微波消解-酸溶法；或采用硫酸溶樣，保溫通入氯氣0.5 h，加熱濃縮等方法。鉑、鈀的測定多采用分光光度法、原子吸收光譜法和ICP-AES法。酸溶法存在稱樣量少、溶樣時間長、溶樣不徹底等缺點。而分光光度法使用有機試劑，會污染環境，且操作手續繁瑣，多被儀器方法取代。電感耦合等離子體發射光譜法分析鉑、鈀，具有簡單、準確、快速的特點。火試金法富集貴金屬預處理樣品，是一種經典方法，取樣量大（預計取樣量0.5～1 g）、代表性好、適用性強、富集程度高，同時火試金法能有效去除試樣中的賤金屬，盡可能減少了雜質元素的干擾，具有結果可靠、穩定性好、為交易雙方所認可等優勢。因此，本文擬采用火試金法預處理，ICP-AES測定相結合的方法，優化試驗，以期找出最佳方案準確測定其中鉑、鈀含量。

1 試驗部分

1.1 儀器及試劑

電感耦合等離子體原子發射光譜（Agilent 725ICP-OES）。

鹽酸，ρ1.19 g/mL，分析純；硝酸，ρ1.42 g/mL，優級純；冰醋酸，分析純。

1.2 儀器測量條件

功率：1 150 W；載氣流量：1.0 L/min；輔助氣流量：0.5 L/min；霧化器壓力：0.20 mPa；積分時間：短波為30 s，長波為15 s。

ICP-AES的最佳工作條件如表1所示，元素測定譜線如表2所示。

表1 ICP-AES最佳工作條件

表2 元素測定譜線

1.3 樣品處理——火試金富集

1.3.1 配料

稱取1.0 g試樣（精確至0.000 1 g），將其置于已加入25 g碳酸鈉、150 g氧化鉛、15 g硼砂、10 g二氧化硅、5 g氟化鈣的試金坩堝中，加入100 mg的金屬純銀攪拌均勻，覆蓋上5 mm厚的覆蓋劑。

1.3.2 熔融

將配好料的試金坩堝放入已升至900℃的箱式電爐內，50 min內升溫至1 100℃，保溫10 min。將熔融物倒入已預熱過的鑄鐵模中，待熔融物冷卻后取出鉛扣，除去熔渣，將鉛扣砸成立方體，鉛扣重量應在30～40 g，否則應重新配料。

1.3.3 灰吹

將鉛扣放入已在950℃下預熱30 min的鎂砂灰皿中，待熔鉛脫去黑膜后，打開爐門使爐溫降至880℃進行灰吹。當鉛扣剩1～2 g時，將灰皿取出冷卻。

1.3.4 洗滌

從灰皿中取出合粒，用細毛刷除去表面粘附的雜質，放置于25 mL坩堝中，加入15 mL醋酸（1+3），置于低溫電熱板上，保持近沸約5 min，傾去溶液，用溫水洗滌合粒三次，于電爐上烤干，取下冷卻。

1.3.5 溶解

（1）測定鉑、鈀合粒的溶解。將合粒在鐵砧上砸成約0.2 mm厚的薄片，放置于100 mL燒杯中。往燒杯中加入10 mL硝酸（1+1），加熱保持近沸，合粒完全溶解后加入15 mL鹽酸，煮沸，待除盡氮氧化物后取下。冷卻后移入100 mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻，靜置至溶液澄清。必要時，應根據標準曲線的工作范圍，稀釋待測試液。在選定的工作條件下，測定溶液中鉑、鈀含量。

（2）標準曲線。分別移取0.00 mL、1.00 mL、5.00 mL、10.00 mL、20.00 mL的鉑、鈀、銠標準溶液于100 mL容量瓶中，以10%鹽酸稀釋至刻度，搖勻。在與試料相同測定條件下，測量系列標準溶液的發射強度，以鉑、鈀、銠的濃度為橫坐標，發射強度為縱坐標繪制標準曲線。

2 試驗結果及討論

2.1 配料比渣型的確定

火試金熔渣的渣型是以硅酸度來確定的，硅酸度等于1為中性渣，硅酸度大于1為酸性渣，硅酸度小于1為堿性渣，不同硅酸度的試驗結果如表3所示。

表3 不同硅酸度試驗

從表3可知，硅酸度從0.5到1.0結果沒有明顯變化。該方法選擇硅酸度為0.75。

2.2 氧化鉛用量的確定

加入不同量的氧化鉛，其試驗結果如表4所示。

表4 加入不同氧化鉛對結果的影響試驗

由表4可知，加入兩種不同量的氧化鉛，結果沒有明顯變化，該方法選擇加入150 g氧化鉛。

2.3 鉛扣大小對分析結果的影響

鉛扣大小是影響分析結果的重要因素之一，鉛扣大，灰吹時間長，容易造成結果偏低，鉛扣小，金銀捕集不完全，故本方法選擇鉛扣在35～45 g。

2.4 熔樣溫度對分析結果的影響

試樣進爐溫度以950℃為最佳，溫度過高，突然反應產生的氣體會使物料噴濺。一般35 min升至1 100℃，保溫20 min出爐，爐溫過低，熔融不完全，會使熔渣與鉛扣不易分離，造成分析結果不準確。

2.5 灰吹溫度條件

灰吹溫度高時，對銀的損失就大，因此，灰吹溫度不能太高，但也不能過低，否則容易出現“凍死”現象，以灰皿內壁出現少量結晶鉛為最佳的灰吹條件。

2.6 干擾雜質試驗

硝酸氧化爐灰中有少量難溶雜質，主要為硅酸鹽類和硅鋁酸鹽等難溶物質。

表5 Si干擾試驗

由表5可知，加入Si 5 000 mg對試驗結果幾乎沒有影響。

表6 Al干擾試驗

從表6可知，加入Al 2 000 mg，對試驗結果影響不大。由試驗可知，少量硅酸鹽類和硅鋁酸鹽等雜質對試驗結果幾乎沒有影響，其他少量賤金屬經過火試金的富集和分離，都進入爐渣中，不影響測定。

3 結論

以上試驗表明，采用本方法測定硝酸氧化爐灰中Pt、Pd含量，消除了電感耦合等離子體光譜法直接測定Pt、Pd存在的基體干擾，測定結果穩定。方法操作簡便快速，可作為催化劑中Pt、Pd測定方法。

1 孫淑媛，符 斌，等.礦石機有色金屬分析手冊[M].北京：冶金工業出版社，1999.

2 李華昌，陳潮炎，等.有色冶金分析手冊[M].北京：冶金工業出版社，2004.

3 高 亮.堿熔-電感耦合等離子體原子發射光譜法測定紅土鎳礦中硅鈣鎂鋁錳鈦鉻鎳鈷[J]．2013，33（2）：51-54.

Study on Determination of Platinum and Palladium in Nitric Acid Oxidation Furnace

Zhang Xia1,2, Chen Chaoyan2, Xie Dawei1,2, Zhou Tong1,2, Wang Guodong1,2
(1. BGRIMM-Xuzhou Institute of Metal Recycling, Xuzhou 221002, China;2. BGRIMM MTC Technology Co., Ltd., Beijing 102600, China)

In this paper, Pt and Pd were analyzed by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES)with the pretreatment method of noble metal enrichment and precious metal, which was simple, accurate and rapid. The contents of Pt and Pd in the solution were determined by ICP-AES after the addition of silver as the protective agent to enrich the Pt and Pd. Through a series of condition tests, the best experimental conditions, the impact of matrix interference and so on. The results show that the method can be used to determine the content of Pt and Pd in nitric acid oxidation furnace, and the matrix interference is directly eliminated by inductively coupled plasma spectroscopy. The method is simple and rapid and can be used as Pt and Pd method.

nitric acid oxidation furnace ash; platinum; palladium; fire test gold; ICP-AES

X781.3；TF83

A

1008-9500(2017)07-0010-03

2017-05-26

本文系國家重大科學儀器設備開發專項（項目編號：2016YFF0102500）的階段性研究成果。

張俠（1985-），女，江蘇豐縣人，碩士研究生，工程師，從事稀貴金屬分析工作。