电感耦合等离子体发射光谱法测定铜精矿中银砷铅锌_陈永欣.pdf

第 26 卷第 6 期 2007 年 12 月 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 26，No． 6 December， 2007 文章编号 02545357 2007 06049703 电感耦合等离子体发射光谱法测定铜精矿中银砷铅锌 陈永欣，吕泽娥，刘顺琼，崔翔，谢毓群 广西防城港出入境检验检疫局，广西 防城港538001 摘要 铜精矿经混合酸消解溶样处理， 标准溶液中加入一定含量的 Cu、 Fe 进行基体匹配， 电感耦合等离子体 发射光谱法测定矿样中的银、 砷、 铅、 锌。方法基体效应较小， 各待测元素之间没有明显干扰， 用于分析有证标准 物质和实际样品， 分析结果与推荐值和其他常规方法测定值一致， 均在允许误差范围内。方法的回收率为 Ag 87 ～95、 As 91 ～103、 Pb 92 ～110、 Zn 88 ～108， 方法的精密度 RSD， n 12 为 0． 55 ～1． 52。 与现行的单元素分析方法相比， 建立的方法分析周期短， 适用于大宗铜精矿商品进出口的检验。 关键词 电感耦合等离子体发射光谱法; 多元素测定; 铜精矿 中图分类号 O657． 31文献标识码 B 收稿日期 2007- 03- 05; 修订日期 2007- 03- 28 作者简介 陈永欣 1981 ， 男， 广西北海人， 工程师， 研究方向为色谱、 光谱分析方法开发和应用。E- mail chenyx81 yahoo． com． cn。 Inductively Coupled Plasma- Atomic Emission Spectrometric Determination of Silver， Arsenic， Lead and Zinc in Copper Concentrates CHEN Yong- xin，LZe- e，LIU Shun- qiong，CUI Xiang，XIE Yu- qun Fangchenggang Entry- Exit Inspection and Quarantine Bureau，Fangchenggang538001，China Abstract A for the determination of silver，arsenic，lead and zinc in copper concentrates by inductively coupled plasma- atomic emission spectrometry has been applied． Matrix effect can be eliminated by using the matrix matching ． The interfer- ences among the detected elements are not significant． The has been applied to the determination of certified Reference Materials and practical samples and the analytical results are in good agreement with the certified values and those from other s． The recoveries of the are 87 ～95 for Ag， 91 ～103 for As，92 ～110 for Pb and 88 ～108 for Zn with precision of 0． 55 ～ 1． 52 RSD n 12 ． Compared with the present single- element analytical technologies，the proposed is rapid and can meet the requirements for commodity inspection of copper concentrates and can be applied to routine inspection． Key words inductively coupled plasma- atomic emission spectrometry ICP- AES ; multi- element determination; copper concentrate 铜精矿主要用于铜的冶炼， 准确了解铜精矿中杂质元 素的分布情况对铜精矿的价格评定和冶炼工艺的控制都具 有十分重要的意义， 其中银、 砷、 铅、 锌的含量测定是进出口 铜精矿的常规检定项目。标准方法中， 银、 铅、 锌的测定主 要采用原子吸收光谱法 ［1 －2 ］; 砷采用蒸馏滴定法或 Ag － DDTC 分光光度法测定 ［3 ］。由于样品中元素含量的不同， 经常需要二次稀释， 现行标准方法繁琐费时， 且只能进行单 元素测定， 在人力和时间有限的情况下要严格按照这些方 法进行检验， 难以满足大宗进出口铜精矿检验的要求。 电感耦合等离子体发射光谱法 ICP － AES 灵敏度高， 干扰少， 线性范围宽， 并且能连续测定多种元素， 已成为现 代分析测试技术中一个重要的检测手段 ［4 ］。用 ICP － AES 法测定铜精石中杂质元素也有报道 ［5 －8 ］， 但是作为计价元 素 Ag 的同时测定并没有相关报道。本文使用混合酸 HNO3 HClO4 HCl 消解铜精矿， ICP － AES 法同时测定 其中的银、 砷、 铅、 锌等 4 种元素， 以加入基体匹配的混合标 准溶液作校准曲线进行测定。方法具有方便快速、 检出限 低、 线性范围宽、 重现性好等优点。 1实验部分 1． 1仪器及工作条件 2100DV 电 感 耦 合 等 离 子 体 发 射 光 谱 仪 美 国 PerkinElmer 公司 ; 纯水发生器 德国 Sartorius 公司 。仪器 工作条件为 功率1．3 kW， 冷却气流量15 mL/min， 辅助气流 794 ChaoXing 量0．2 mL/min， 样品提升量1．5 mL/min， 采用轴向方式观测。 待测元素的分析线分别为 Ag 328．068 nm、 As 193．696 nm、 Pb 220．353 nm 和 Zn 206．200 nm。 1． 2标准溶液及主要试剂 银、 砷、 铅、 锌标准储备液 1 g/L， 国家钢铁材料测试中 心提供 ; φ 37 体积分数， 下同 的 HCl， φ 65 的 HNO3， φ 70 的 HClO4， 所用试剂均为优级纯; 实验用水 均为电阻率 18． 2 MΩcm 的去离子水。 1． 3混合标准系列溶液的配制 使用各元素标准储备液配制混合标准系列溶液。所有 标准溶液均用去离子水配制， 介质为 φ 5 的 HNO3， 基体 元素 Fe、 Cu 含量各 500 mg/L。 1． 4样品的溶解及测定 称取0．2 g 精确至0．0001 g 样品， 于 250 mL 烧杯中， 加入15 mL 浓HNO3和5 mL HClO4， 盖上表面皿， 加热至冒白 烟后， 低温加热到杯底无黑渣， 取下稍冷， 加入 5 mL HNO3， 继续加热冒烟蒸干， 取下稍冷后加入 5 mL 浓 HNO3， 并用少 量去离子水冲洗杯壁， 缓慢加热溶解可溶盐， 过滤定容至 100 mL， 摇匀， 按照仪器工作条件进行 ICP －AES 测定。 2结果与讨论 2． 1样品溶解用酸的选择 溶解矿样的用酸一般为 HCl、 HNO3、 H2O2、 HF、 王水等， 不同种类的酸进行矿样溶解的效果不同。文献报道使用王 水对铜精矿进行溶样 ［6 ］， 不经分离直接进行分析; 但在较多 的实际铜精矿样品中， 含有一定含量的碳， 所以需要在溶液 中添加适量的 HClO4。以铜精矿标样 YT 9103 作为参考， 比较了 3 种溶样方式。由表 1 结果可知， 仅以 HNO3 HClO4溶样， 各待测元素含量偏低较大， 证明 HNO3 HClO4 不能有效溶解样品; 不加 HClO4， 以 HNO3 HCl 溶解， 各待 测元素含量也偏低， 但尚在允许误差范围内。为了适应大 多数的实际样品， 本实验用混合酸 HNO3 HClO4 HCl 消 解铜精矿。结果显示， 需待测溶液开始冒白烟后再加入 HCl， 否则过早加入 HCl 不利于样品的彻底溶解。由于需要 同时测定铜精矿中的 Ag， 所以在最后的待测溶液以 φ 5 的 HNO3为介质。 表 1铜精矿各种溶样方法测定结果 Table 1Analytical results of elements in copper concentrate with different sample decomposition s 溶样用酸 wB/ AgAsPbZn HNO3 HClO4 HCl 59． 11． 190． 0350． 147 HNO3 HClO4 45． 71． 080． 0330． 138 HNO3 HCl 53． 31． 150． 0330． 145 2． 2基体干扰的消除 在 ICP － AES 法中基体干扰效应是比较小的， 但干扰 仍然存在。保持试样溶液和标准溶液具有大致相同的基体 是消除基体干扰的有效方法之一。研究发现， Fe 和 Cu 的 影响呈比较恒定的状态， 溶液中两元素含量在 300 ～ 900 mg/L， 对铜精矿中待测元素的影响基本是一致的， 本实验 选择一个折中值， 即在配制标准化标准溶液中加入基体元 素 Fe、 Cu 各 500 mg/L w 25 进行基体匹配。 2． 3线性范围和检出限 采用空白溶液、 4 个混合标准溶液绘制标准工作曲线。 连续测定 12 份加入基体的空白溶液， 计算标准偏差， 并以 3 倍标准偏差计算方法检出限。表 2 结果表明， 该方法的 线性较好， 各元素相关系数均大于 0． 9995， 检出限 LD 为 0． 006 ～0． 056 mg/L。 2． 4精密度和准确度 按照 1． 4 节样品前处理方法和 1． 1 节仪器工作条件， 对于同一铜精矿样品连续进样测定 12 次， 考察方法的重现 性。表 3 结果表明， 测定 Ag、 As、 Pb 和 Zn 的精密度 RSD， n 12 为 0． 55 ～1． 52; 标准样品和实际样品的测定值 与其推荐值、 其他方法的分析结果相符合， 均在国家标准允 许范围之内。同时比对试验表明， Ag 的含量须小于 600 mg/kg。若 Ag 含量过大， 使用该方法测定， 因使用 HCl 溶 样， Ag 的溶出率较小， 测定结果偏低。因此， 对于 Ag 含量 高于 600 mg/kg 的铜精矿样品， 该方法准确度较差， 建议使 用火试金法进行测定。 表 2方法的线性范围和检出限 Table 2Linear ranges and detection limits of the for elements 待测元素 线性范围 ρB/ mgL－1 相关系数 检出限 LD/ mgL－1 Ag0 ～20． 99990． 010 As0 ～500． 99970． 056 Pb0 ～500． 99980． 045 Zn0 ～500． 99950． 006 表 3方法的准确度和精密度 Table 3Accuracy and precision tests of the 样品编号项目① 元素 Ag②AsPbZn 标样 YT 9103测定值 珔wB/59． 1 1． 190． 0350． 147 其他方法 珔wB/58． 01． 120． 0350． 149 推荐值 珔wB/61． 21． 160． 0390． 151 RSD/1． 180． 981． 520． 55 标样 HXBY Cus －01 测定值 珔wB/2250． 0521． 952． 35 其他方法 珔wB/2320． 0501． 942． 37 推荐值 珔wB/2460． 0532． 082． 40 样品 1405测定值 珔wB/ 104． 20． 0900． 0160． 028 其他方法 珔wB/108． 10． 0870． 0180． 026 样品 1413测定值 珔wB/ 261． 00． 1630． 1682． 32 其他方法 珔wB/255． 40． 1700． 1752． 29 ① 其他方法 As 用容量法，Ag、 Pb 和 Zn 用原子吸收光谱法; 测定值的 珔wB为 12 次测定的平均值; 其他方法的 珔wB为 3 次 测定的平均值。 ② Ag 的测定结果单位为 μg/g。 894 第 6 期 岩矿测试 http ∥ykcs． i3t． com． cn/ 2007 年 ChaoXing 2． 5回收率 在铜精矿样品中加入不同浓度水平的被测元素 Ag、 As、 Pb 和 Zn， 按实验方法进行溶样并测定， 方法的回收率为 Ag 87 ～95、 As 91 ～103、 Pb 92 ～110、 Zn 88 ～108。 3结语 电感耦合等离子体发射光谱法测定不同的铜精矿样品 中的银、 砷、 铅、 锌， 可采用分步加入 HNO3、 HClO4和 HCl 来 消解矿样， 以 φ 5的 HNO3为溶解介质， 标准溶液中加入 一定含量的 Cu、 Fe 进行基体匹配。该法具有操作简单、 快 速、 高效等优点， 同时对其他矿石中多元素分析也有一定的 指导意义。 4参考文献 ［ 1］GB/T 3884． 62000， 铜精矿化学分析方法; 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yejinfenxi163． com网址 www． yejinfenxi． cn 994 第 6 期陈永欣等 电感耦合等离子体发射光谱法测定铜精矿中银砷铅锌第 26 卷 ChaoXing