光譜法測定鋅精礦中雜質(zhì)的含量

馬育華， 付國秀， 張 敏， 邱云云

（陜西鋅業(yè)有限公司， 陜西 商洛 726007）

由于鋅精礦中鎘、砷、銻、鐵、鎳、鉛、銅、鈷含量有微量和常量，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8151鋅精礦中鐵的測定采用Na2EDTA絡(luò)合滴定法[1]，砷、銻、鈷的測定采用吸光光度法[1]，鎘、鉛、銅、鎳的測定采用原子吸收光譜法[1]，存在的問題是同一樣品采用不同的分析方法測定，使用的試劑種類多，分析流程長，分析速度慢，檢測效率低。因此，陜西鋅業(yè)有限公司研究了ICP電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定鋅精礦中鎘、砷、銻、鐵、鎳、鉛、銅、鈷含量。對樣品用類王水溶解，在溶解樣品過程中加入少量的酒石酸防止銻水解，在鹽酸介質(zhì)中用ICP電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定鎘、砷、銻、鐵、鎳、鉛、銅、鈷含量[2]。采用雙向觀測同時實現(xiàn) 10×10-9～500×10-6含量范圍不同元素的同時分析，解決了微量和常量成分同時準(zhǔn)確分析問題；配制校準(zhǔn)曲線溶液時進行基體匹配消除了基體干擾，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，實現(xiàn)了多種元素同時檢測，提高了檢測效率。通過不同的分析方法進行檢測結(jié)果對照，結(jié)果吻合度較好。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

1）儀器。ICP5100型等離子發(fā)射光譜儀（安捷倫）；AUW120型電子分析天平（島津國際貿(mào)易（上海）有限公司）；高純氬氣（純度大于99.999%）。

2）試劑。硝酸密度為1.42%；鹽酸密度為1.19%；10%酒石酸。硝酸、鹽酸為優(yōu)級純，酒石酸為分析純，實驗用水為電阻率18.23 MΩ·cm的去離子水。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液

1）混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。As、Sb、Ni、Co 單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（1 000 μg/mL）、As、Sb、Ni、Co 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/mL），分別移取 50.00 mL As、Sb、Ni、Co 單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液于500 mL容量瓶中，并加入10 g酒石酸，用 5%的鹽酸稀釋至刻度，搖勻；As、Sb、Ni、Co混合標(biāo)準(zhǔn)溶液體積質(zhì)量為10 μg/mL，由100 μg/mLAs、Sb、Ni、Co混合標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級稀釋而成。

2）單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液。Pb（1 000 μg/mL）、Cu（500 μg/mL）、Cd（500 μg/mL）、Fe（2 000 μg/mL）單元素標(biāo)準(zhǔn)儲存溶液（鋼鐵研究總院）。

1.3 實驗方法

1）實驗選定分析元素的波長及觀察方式如表1。

表1 分析元素的波長及觀察方式

2）試樣溶液的制備。稱取鋅精礦0.200 0 g置于250 mL燒杯中,沿杯壁加入10%酒石酸2 mL，鹽酸15 mL，蓋上表皿，放電爐盤上低溫溶解樣品，至杯壁清亮后，沿杯壁加入5 mL硝酸，繼續(xù)溶解樣品至1～2 mL，取下冷卻，加入 10 mL（1+1）鹽酸加熱溶解至沸，取下冷卻，移入100 mL容量瓶中，搖勻，待測。

3）校準(zhǔn)曲線溶液的配制。稱取0.25 g金屬鋅（質(zhì)量分數(shù)不小于99.99%）于系列（5個）100 mL燒杯中，按照2）步驟溶解，放冷，轉(zhuǎn)移至一組250 mL容量瓶中。分別加入 0.00、2.50、5.00、25.00、50 mL 的10 μg/mL As、Sb、Ni、Co 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（1））；0.00、5.00、10.00、15.00、25.00 mL 的 1 000 ug/mL 鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液 （1））；0.00、2.00、5.00、10.00、25.00 mL 的500 μg/mL 銅標(biāo)準(zhǔn)溶液（2））；0.00、1.00、3.00、5.00、10.00 mL 的 500 μg/mL 鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液（3））；0.00、7.00、14.00、30.00、42.00 mL 的 2 000 μg/mL 鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液（4））。再給容量瓶中各加入5 mL10%酒石酸，鹽酸介質(zhì)保持酸度5%，用水稀釋至刻度，搖勻。校準(zhǔn)曲線濃度 ：Sb、Co、As、Ni 0.00 ×10-6、0.10 ×10-6、0.20 ×10-6、1.00×10-6、2.00×10-6；Pb 0.00×10-6、20.00×10-6、40.00×10-6、60.00×10-6、100.00×10-6；Cu 0.00×10-6、4.00×10-6、10.00 ×10-6、20.00 ×10-6、50.00 ×10-6；Cd 0.00 ×10-6、2.00×10-6、6.00×10-6、10.00×10-6、20.00×10-6；Fe 0.00×10-6、56.00×10-6、112.00×10-6、240.00×10-6、336.00×10-6的校準(zhǔn)曲線系列溶液。

4）精密度實驗。對1號鋅精礦進行7次測定，其精密度見表2。

表2 精密度實驗表（質(zhì)量分數(shù)） %

由表2可以看出1號鋅精礦測定結(jié)果的精密度很好。

5）回收率實驗。為驗證方法的準(zhǔn)確度，做了8種元素的全過程回收率實驗，給1號試樣準(zhǔn)確加入標(biāo)準(zhǔn)溶液，按2）進行操作。測定結(jié)果見表3。

由表3可看出，該方法測定各元素的回收率在96.00%～103.00%之間，說明該方法測定結(jié)果準(zhǔn)確度高。

6）分析方法對比實驗。對1號樣品中的鎘、砷、銻、鐵、鎳、鉛、銅、鈷含量分析采用鋅精礦GB/T 8151中分析方法和ICP光譜法進行了分析結(jié)果對比，對比結(jié)果見表4。

表3 回收率實驗結(jié)果表

表4 分析結(jié)果（質(zhì)量分數(shù)）對比表 %

由表4看出，兩種分析方法的結(jié)果基本吻合，說明用ICP光譜法測定鋅精礦中鎘、砷、銻、鐵、鎳、鉛、銅、鈷含量分析方法可行。

2 結(jié)果與討論

2.1 酒石酸對溶解樣品的影響

在溶解樣品時分別實驗了酒石酸（10%）加入體積分數(shù)為 0.0、1.0、2.0、3.0、5.0 mL 的對鋅精礦中銻測定結(jié)果的影響。通過實驗結(jié)果表明，不加酒石酸（10%）或者酒石酸（10%）加量太少，銻的分析結(jié)果偏低；加2～5 mL酒石酸（10%）鋅精礦中銻測定結(jié)果穩(wěn)定且加標(biāo)銻的回收率達到98%以上，實驗選用2 mL酒石酸（10%）。

2.2 基體效應(yīng)的消除

鋅精礦中鋅的質(zhì)量分數(shù)一般在45%～55%之間，0.2 g鋅精礦樣品經(jīng)過溶解處理，移入100 mL容量瓶中，該瓶中鋅基體濃度在0.09～1.1 mg/mL。校準(zhǔn)曲線的鋅基體濃度是1 mg/mL，被測樣品的鋅基體濃度控制在0.09～1.1 mg/mL，鋅的基體匹配在90%～110%之間，此時基體效應(yīng)對測定的結(jié)果影響可以忽略。

2.3 分析譜線的選擇

在光譜儀譜線庫提供的 Fe、Cu、Pb、Cd、As、Sb、Ni、Co元素推薦譜線范圍內(nèi)，結(jié)合信噪比、強度、背景、檢出限等參數(shù)，選擇干擾少，靈敏度高的譜線作為分析譜線。

2.4 觀察方式的選擇

由于鋅精礦中鐵質(zhì)量分數(shù)一般在2%～18%、鉛質(zhì)量分數(shù)在0.5%～5%、銅含量在3%以內(nèi)，因此鐵、銅、鉛采用徑向觀測，檢測線性范圍寬、具有高的分辨率。精礦中砷、銻、鎳、鈷、鎘含量低，采用軸向觀測，具有高的靈敏度和高的強度。

3 結(jié)語

用等離子發(fā)射光譜法測定鋅精礦中砷、銻、鐵、銅、鎘、鎳、鉛和鈷的含量，具有測定速度快捷，試劑用量少，靈敏度高等優(yōu)點；采用雙向觀測同時也實現(xiàn)了 10×10-9～500×10-6含量范圍不同元素的同時分析，有效解決了微量和常量成分同時準(zhǔn)確分析的問題；配制校準(zhǔn)曲線溶液時進行基體匹配消除了基體干擾，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確度；通過不同的分析方法進行分析結(jié)果對照，分析結(jié)果吻合，表明該分析方法準(zhǔn)確可行。