提高銅礦中多種稀有金屬元素測定精度與準確度的方法研究

陳仕海

（四川里伍銅業股份有限公司，四川 康定 626000）

銅礦是銅冶煉的重要原料之一，近年來隨著銅冶煉生產工藝的市場逐漸擴大，銅礦的供應無法滿足銅冶煉生產的需要。因此，各企業為了滿足生產的需要會向外界采購雜質含量相對較多的銅礦。由于銅礦中含有的多種稀有金屬元素含量過高，會造成煙塵發生的概率增加，換熱效率降低，導致煙塵出現局部的堆積，因此大大降低銅冶煉生產的作業率[1]。同時稀有金屬元素的氧化物還會影響銅渣的分離效果，導致銅渣的流動性變差，造成銅渣中的含銅量過多，在生產工藝過程中煙塵的排除通道縮小，阻礙煙塵的排放。因此，在銅冶煉生產前首先要對其中的稀有金屬元素的含量進行測定。本文針對提高銅礦中多種稀有金屬元素測定精度與準確度的方法進行研究，從而找出一種精準度高同時準確度高的稀有金屬元素檢測方法，為礦山企業的可持續發展提供幫助。

1 提高銅礦中多種稀有金屬元素測定精度與準確度的方法設計

1.1 消除多種稀有金屬元素測定儀器干擾

對銅礦中的多種稀有金屬元素測定常用的測定設備為電感耦合等離子體質譜儀，通過這種設備測定的質譜是由高能量源激發出的電子。當墊子脫離了原有的電子層時，產生了攜帶大量正電荷的離子和自由電子。通過將提取出的離子在質量過濾器中過濾，完成對稀有金屬元素的測定。通過研究學者的多次實驗得出這種設備在進行測定時存在一定的干擾，影響最終的測定結果。因此，提高測定的精度和準確度，排除設備自身的干擾是十分必要的。

首先通過對電感耦合等離子體質譜儀的工作參數以及相應的工作條件進行設定排除干擾。主要的參數包括控制載氣的濃度、流動速度、調節發射裝置的功率、設定采樣的深度等[2]。在實際的測定過程中，只有經過對各項參數的反復調試才能達到提高測定精度和準確度的目的。其次，還可以通過對測定設備中的碰撞反應池進行相應的設定消除干擾。碰撞反應池是測定設備中一個很小的腔體，可以選擇通過測定設備碰撞的形式消除或降低由于多原子、雙電荷造成的干擾。最后，還可以通過加入內標的方式直觀的對信號的短期或長期的移動進行校正，同時這種方法對于基本效應也有著明顯的補償能力。

1.2 消除多種稀有金屬元素質譜干擾

在對銅礦的多種稀有金屬進行測定時，由于干擾信號與待測元素的分析信號之間常常出現分辨不開的問題，引發質譜干擾，從而影響最終的測定結果。針對這一問題，提高多種稀有金屬元素測定的精度與準確度的方法可從消除質譜干擾的角度出發。質譜的干擾原因主要分為譜線拖尾出現疊加現象、質譜線自身的腐蝕和吸收、出現均勻或不均勻的雜散背景或噪聲等。因此，針對上述產生原因找出對應的消除方法。

首先，通過選擇適當的被測定元素的檢測質量數，在實際的銅冶煉生產工藝中通常選用相對豐度最大的同位素作為該元素的檢測質量數。但某些稀有金屬的最大豐度對應的同位素會受到較大的干擾影響，因此，不同的稀有金屬元素的最大豐度要根據實際情況而定，最大豐度可進行適當的增加或減少。

其次，可以通過相應的設備儀器消除多種稀有金屬元素的質譜干擾[3]。調諧儀器能夠讓帶有雙電荷和氧化物的稀有金屬元素的干擾降低到4%左右。在使用調諧儀器時要對每種稀有金屬元素在其它幾種元素不同的測定波長，同時被測定的元素還會受到其它元素的波長影響產生強度以及輪廓不清晰的觀察結果，因此在進行測試對比后，要確定靈敏度高、噪聲比高的譜線作為測定的分析普賢，從而有效的消除多種稀有金屬元素的質譜干擾。

針對不帶有雙電荷、氧化物或對質譜干擾影響嚴重的稀有金屬元素，可采用第三種消除干擾的方法：該方法不需要再額外的進行外部的設備連接，只需要在已有設備的基礎上通過相應的軟件設置，將不同稀有金屬元素的相關參數輸入，即可完成對其質譜干擾的數字化消除。

1.3 校正多種稀有金屬元素分析線

使用調諧儀器對銅礦中的多種稀有金屬元素進行測定時，每種元素會出現幾十條不同的分析譜線，而選取不同的分析譜線，最終得到的測定結果也存在較大的差異，嚴重影響測定的精度和精準度。因此，在得出測定結果后增加對多種稀有金屬元素分析線的校正環節是十分必要的。在對分析線進行校正前，首先繪制一條標準的分析曲線，標準分析曲線是由標準物質中的各稀有金屬元素分析線的凈強度以及標準含量的關系繪制成的曲線。線性回歸的方程式為：

公式中，B表示為標準樣品中的多種稀有金屬元素含量；J表示為標準分析曲線的截距；k表示為標準分析曲線的斜率；P表示標準分析線額凈強度；N表示為多種稀有金屬元素吸收增強校正系數。為了使測定方法得出的結果更加準確，本文采用經驗系數法與基本參數法相結合的方式進行線性回歸，用于校正多種稀有金屬元素的分析曲線。當各個元素的分析曲線重疊時，可以證明此時的分析曲線得到了校正。

2 實驗論證分析

2.1 實驗準備

實驗過程中所需的儀器設備包括：電感耦合等離子體質譜儀、消解儀、超純水儀等。將本文測定方法與傳統的測定方法進行比較。分別利用兩種方法對同一銅礦的多種稀有金屬元素進行測定。測定樣本選用該銅礦的6份1000mg/L的儲備溶液。設置本文測定方法的測定設備的測量方式為跳峰；掃描次數為15次；停留時間為15ms；每個質量的通道數為4個；測定的時間為1min左右。傳統方法設備的各項測定參數仍沿用以往的參數設置。

2.2 實驗結果及分析

根據上述實驗準備，完成本文方法與傳統方法的對比實驗。將實驗過程中的相關參數信息進行記錄，并與標準儲備溶液已知的測定結果進行比較。圖1為兩種方法與標準測定結果的準確度對比。

由圖1可以看出，本文方法在對銅礦中的多種稀有金屬元素的測定結果可達90%以上，且隨著實驗次數的增加準確度無限接近于標準測定結果。而傳統測定方法的準確度第一次可達90%以上，但隨著實驗次數的增加準確度反而降低。同時在實驗過程中，本文方法在對多種稀有金屬元素分析線進行校正時，通過計算可以使其精度達到0.001，而傳統方法的精度只能達到0.1，因此更加進一步的證明經過本文研究后有效的提高了銅礦中多種稀有金屬元素測定精度與準確度。

圖1 本文方法與傳統方法測定結果精準度對比

3 結束語

本文通過對銅礦中的多種稀有金屬元素的測定方法進行研究，從三方面對其進行改進，從而得出精度和準確度更高的測定方法。該方法充分滿足了銅冶煉企業對精密度和精準度的要求，對選冶產品的分析和測定具有更高的實際意義，為選冶試驗和礦產的綜合利用提供技術上的支持。