火試金富集-電感耦合等離子體原子發射光譜法測定銅鉑鈀合金中鉑量和鈀量

2021-10-12 01:19:44秦龍，孫寒，程飛

中國資源綜合利用 2021年9期

秦龍，孫寒，程飛

（江蘇北礦金屬循環利用科技有限公司，江蘇徐州 221000）

鉑（Pt）、鈀（Pd）材料廣泛應用于各種精密行業，銅鉑鈀合金作為一種新型材料，性能好，深受市場的歡迎，材料中的鉑鈀含量也越來越受到重視，因此要建立一種快速檢測方法，滿足日常檢測需求。火試金法具有試樣代表性強、富集性好、實用性強等優點，電感耦合等離子體原子發射光譜分析[1]具有檢出限低、重復性好、回收率高等優勢，二者結合可以滿足樣品檢測的準確度和精密度要求。

1 試驗部分

1.1 試劑及規格

一是無水碳酸鈉，呈粉狀，為工業純；二是氧化鉛，呈粉狀，為工業純；三是硼砂，呈粉狀，為工業純；四是二氧化硅，呈粉狀，為工業純；五是淀粉，呈粉狀；六是高純二級水；七是硝酸，為（1+1）優級純；八是冰乙酸（1+3），為分析純；九是混合酸，一份硝酸和三份鹽酸混勻，現配現用；十是鹽酸，為（1+19）分析純；十一是純銀，純度為99.99%。

1.2 設備

一是天平，精度為0.000 1 g；二是電感耦合等離子體原子發射光譜ICP-AES（安捷倫）；三是箱式試金電爐，最高溫度達1 300 ℃；四是試金灰吹爐，最高溫度達1 100 ℃；五是電熱板爐，最高溫度為300 ℃；六是黏土坩堝，材質為耐火黏土，容積約為350 mL；七是鎂砂灰皿，深度約為17 mm。

1.3 標準溶液

鉑、鈀單元素的標準溶液濃度均為1 ㎎/L；鉑、鈀元素的混合標準溶液濃度為0.1 ㎎/L。

1.4 試驗方法

1.4.1 配料

試樣粒徑應小于0.44 mm，樣品提前放置于105 ℃烘箱中烘干2 h，準確稱取試樣5 g，精確至0.001 g，并按照《黑銅化學分析第7部分：鉑量和鈀量的測定火試金富集-電感耦合等離子體原子發射光譜法和火焰原子吸收光譜法》（YS/T 716.7—2016）進行配料[2]，配料方面，無水碳酸鈉∶氧化鉛∶硼砂∶二氧化硅∶淀粉比例為40 g∶200 g∶10 g∶20 g∶3.5 g，覆蓋劑方面，碳酸鈉+硼砂=2+1。

1.4.2 熔融

將配好料的坩堝置于900 ℃的試金爐中，待爐溫穩定后，在50～60 min內升溫至1 150 ℃并保溫5 min出爐，將坩堝在鐵板上輕敲2～3下，將熔融物倒入已預熱的鑄鐵模中，冷卻后敲出鉛扣，鉛扣質量保持在35～45 g。同時，做試料空白試驗對照。

1.4.3 灰吹

灰皿提前30 min放置于950 ℃試金灰吹爐中預熱，鉛扣放到灰皿中2 min左右，待熔鉛脫膜后將爐門稍開，爐溫控制在850 ℃灰吹，合粒出現閃光點時取出。

1.4.4 溶解

合粒輕輕敲打，敲下底部灰皿渣，放到瓷坩堝中，加入冰乙酸（1+3），加熱微沸3 min，倒出冰乙酸溶液，然后用高純二級水洗凈、烘干，再將合粒砸成薄片，放入50 mL燒杯中，加入硝酸（1+1），蓋上表面皿，低溫加熱直至合粒完全溶解；加入15 mL鹽酸，升高溫度到300 ℃，煮至濕鹽狀，取下冷卻；用鹽酸（1+19）沖洗表面皿和燒杯，加熱至微沸，冷卻至室溫，再以鹽酸（1+19）進行定容，將燒杯中溶樣轉移至100 mL容量瓶中，并稀釋至刻度線，搖勻、靜置。

1.4.5 測定

將電感耦合等離子體原子發射光譜ICP-AES（安捷倫）調試至最佳狀態，選定分析譜線（推薦鉑214.423 nm、鈀340.458 nm），測定試樣及隨行空白溶液中鉑和鈀的發射強度，由工作曲線計算出被測元素的質量濃度。

1.5 工作曲線的繪制

分別移取0.00、0.50、1.00、3.00、5.00、10.00 mL鉑、鈀標準混合溶液置于一組100 mL容量瓶中，并用鹽酸（1+19）定容至刻度線，搖勻。按測定的儀器狀態，測定出鉑、鈀的譜線強度，以鉑、鈀質量濃度為橫坐標，發射強度為縱坐標，分別繪制鉑、鈀工作曲線。

1.6 分析結果計算

按式（1）、式（2）分別計算鉑量和鈀量，其單位均為g/t。

式中：ρ1為分金液中鉑的質量濃度，mg/L；ρ2為空白試驗中鉑的質量濃度，mg/L；ρ3為分金液中鈀的質量濃度，mg/L；ρ4為空白試驗中鈀的質量濃度，mg/L；V為分金液定容體積，mL；m為樣品質量，g。

2 結果與討論

2.1 熔融時間對試驗結果的影響

以A1樣品為例，按試驗方法，在不同溫度下進爐，試驗結果如表1所示。

表1 熔融時間試驗

由表1可以看出，選900 ℃進爐為宜。當進爐溫度低時，還原性物質隨著爐溫升高分解，導致鉛扣偏小，結果偏低；當進爐溫度太高時，反應劇烈，產生的氣體使物料飛濺，結果偏低。

2.2 灰吹溫度對試驗結果的影響

灰吹溫度對試驗結果有較大影響。灰吹溫度太低會使鉛扣凍結，導致無法完成灰吹得到合粒；灰吹溫度太高會使鉑鈀損失增大，導致結果偏低。同樣以1#樣品為例，在不同溫度下進行灰吹試驗，試驗結果如表2所示。

表2 灰吹溫度試驗

由表2可以看出，當灰吹溫度過低時，鉛扣凍結，無法完成灰吹；當灰吹溫度過高時，Pt、Pd損失增大，導致結果偏低。用850 ℃灰吹，灰皿表面出現羽毛狀結晶，此結晶為氧化鉛結晶，表示溫度最佳，因此選擇850 ℃灰吹。

2.3 樣品的測定

2.3.1 儀器參數選擇

下面利用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定鉑、鈀，并考慮鉑、鈀的檢出限及其他元素的干擾情況。在電感耦合等離子體原子發射光譜ICP-AES（安捷倫）最佳工作狀態下，選擇分析線中準確度好和強度較高的波長譜線，最大限度地避開干擾[3]。試驗測定中，分別從鈀、鉑的工作曲線上查出相應的濃度。鉑、鈀的分析線分別采用214.423 nm（Pt）和340.458 nm（Pd），并確定儀器參數，如表3所示。

表3 儀器參數

2.3.2 共存干擾元素影響

在火試金富集后合粒分金過程中，貴金屬合粒中賤金屬元素含量很少，可以忽略大部分賤金屬元素對測定的干擾，主要考慮合粒中貴金屬元素以及可能殘留量多的賤金屬元素的干擾。存在干擾的合粒貴金屬元素以銀為主，經過硝酸溶解，將其轉化為硝酸銀，加入鹽酸處理后，形成氯化銀沉淀，消除較大部分的干擾，但溶液中可能存在少量的Au、Ag、Pb、Bi等元素。配制已知干擾元素Au、Ag、Pb、Bi標準溶液和四元素混合標準溶液，其干擾元素濃度如表4所示。