電感耦合等離子體光譜法在金屬礦多種元素測定中的應(yīng)用研究

陳婉露

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)，安徽 六安 237010）

金屬礦中的元素大都以礦石形態(tài)存在，如今，人們已經(jīng)在金屬礦中發(fā)現(xiàn)了可以提高金屬淬透性的元素，本文采用電感耦合等離子體光譜法進(jìn)行金屬礦多元素的測定，而且測定的準(zhǔn)確度高，測定儀器的檢出限很低，分析元素性質(zhì)的速度快，越來越受到地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的青睞。

1 基于電感耦合等離子體光譜法的金屬礦多種元素測定方法設(shè)計(jì)

1.1 分析電感耦合等離子體光譜法

電感耦合等離子體光譜法是將電感耦合等離子體作為發(fā)射光源的光譜分析方法。當(dāng)高頻發(fā)生器的電源接通之后，感應(yīng)線圈中流入高頻電流產(chǎn)生交變電磁磁場。電感耦合等離子體炬管內(nèi)為氬氣，由于氬氣不具有導(dǎo)電性，當(dāng)電感耦合等離子體炬管開始時(shí)，“點(diǎn)火”操作就需要用高壓電火花完成，之后使氣體電離，高頻交流電場會(huì)使帶電粒子高速運(yùn)動(dòng)，互相碰撞，大量放電，并產(chǎn)生等離子體氣流。垂直于磁場的方向會(huì)產(chǎn)生渦電流，因其電阻很小，電流可以達(dá)到數(shù)百安，所以產(chǎn)生高溫。同時(shí)會(huì)使金屬礦中的氣體加熱并電離，等離子體焰炬就會(huì)在管口穩(wěn)定形成。當(dāng)進(jìn)入霧化裝置后，測定溶液會(huì)霧化為氣溶膠，其中的部分細(xì)小霧滴經(jīng)由載氣送入等離子體焰炬中，其余的部分將被排除。含待測金屬礦元素的溶液進(jìn)入等離子體焰炬后在等離子體焰炬的高溫作用下，經(jīng)過蒸發(fā)分解干燥離子化，然后再經(jīng)過電離。經(jīng)過檢測器檢測后使光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)。

1.2 計(jì)算待測金屬礦元素的含量

在分析過電感耦合等離子體光譜法之后，需要計(jì)算出金屬礦中每一種元素的含量，再進(jìn)行測定，計(jì)算公式如下：

式中，X代表金屬礦中某一元素的含量，常用單位是mg/kg；c代表待測溶液中酸根離子的含量，常用單位mg/L；V代表待測溶液的體積，常用單位g；k代表溶液的稀釋倍數(shù)。

1.3 選擇提取溶液

對(duì)于金屬礦來講，主要元素包括錫、鎢、鈦等[1]，這些元素在水中很難溶解，而且一般情況下都是以單質(zhì)形式存在金屬礦中，由于金屬單質(zhì)極易與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此本文要通過正確選擇提取溶液來測定金屬礦元素。如果只采用酸溶液來測定金屬礦的元素，就會(huì)導(dǎo)致金屬元素發(fā)生變化，由于金屬礦當(dāng)中的某些元素會(huì)發(fā)生皂化反應(yīng)，這樣會(huì)使溶液出現(xiàn)分層現(xiàn)象，影響多種元素的分離，也無法達(dá)到多種元素測定的目的；然而采用體積比為1:1的乙腈水溶液測定，金屬礦中大量元素就會(huì)以沉淀的方式保留下來，經(jīng)過一定的過濾處理可以得到澄清的溶液，達(dá)到多種元素測定的目的。

1.4 實(shí)現(xiàn)金屬礦多種元素的測定

根據(jù)提取溶液的選取，確定金屬礦多種元素測定所采用的提取液，基于電感耦合等離子體光譜法的分析，計(jì)算金屬礦元素的含量，實(shí)現(xiàn)基于電感耦合等離子體光譜法的金屬礦多種元素的測定。基于電感耦合等離子體光譜法的分析，計(jì)算金屬礦元素的含量，依托提取溶液的選取，實(shí)現(xiàn)基于電感耦合等離子體光譜法的金屬礦多種元素的測定，完成本文的實(shí)現(xiàn)基于電感耦合等離子體光譜法的金屬礦多種元素的測定方法設(shè)計(jì)。

2 實(shí)例驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的基于電感耦合等離子體光譜法的金屬礦多種元素的測定方法的可靠性，采用傳統(tǒng)測定方法，以及基于電感耦合等離子體光譜法的測定方法，制定金屬礦多元素測定能力對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2.1 實(shí)驗(yàn)方法及步驟

實(shí)驗(yàn)過程中，采用提取液濃度作為實(shí)驗(yàn)的自變量，利用兩種測定方法進(jìn)行金屬礦多元素測定能力對(duì)比實(shí)驗(yàn)，為了保證本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有鮮明的對(duì)比性，實(shí)驗(yàn)開始前在同一金屬礦進(jìn)行采樣處理，實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟如下：①首先準(zhǔn)備對(duì)比實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提前清洗實(shí)驗(yàn)裝置并檢查實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)部是否有雜物；②改變提取液濃度，首先在不采用任何測定方法的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境穩(wěn)定；③為了提高本次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)度，引入元素測定準(zhǔn)確率作為本次實(shí)驗(yàn)的量化指標(biāo)；④每隔0.5mg/L濃度取一點(diǎn)，進(jìn)行元素測定準(zhǔn)確率的計(jì)算；⑤在未執(zhí)行任何測定方法時(shí)記錄元素測定準(zhǔn)確率；⑥分別采用傳統(tǒng)測定方法，以及基于電感耦合等離子體光譜法的測定方法，記錄金屬礦多種元素測定準(zhǔn)確率，并繪制金屬礦元素測定準(zhǔn)確率曲線。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)采用不同測定方法得到的金屬礦元素測定準(zhǔn)確率曲線可知（如圖1所示），兩種測定方法對(duì)金屬礦多元素測定能力有很大差別，隨著提取液濃度的升高平均測定準(zhǔn)確率為91.36%，而傳統(tǒng)測定方法對(duì)金屬礦多元素測定能力明顯低于本文設(shè)計(jì)的基于電感耦合等離子體光譜法的測定方法，可以得出本文設(shè)計(jì)的基于電感耦合等離子體光譜法的測定方法可以完成金屬礦多元素測定工作，從而提高金屬礦多元素測定的準(zhǔn)確率。

圖1 金屬礦元素測定準(zhǔn)確率曲線

3 結(jié)語

本文提出了電感耦合等離子體光譜法在金屬礦多種元素測定中的應(yīng)用研究，基于電感耦合等離子體光譜法的分析，計(jì)算金屬礦元素的含量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本文設(shè)計(jì)的基于電感耦合等離子體光譜法的測定方法相比于傳統(tǒng)測定方法，對(duì)金屬礦多元素的測定具有較高的測定能力。