电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP－AES）测定锌精矿中杂质元素含量

阮桂色

（北京矿冶研究总院，北京100160）

0 前言

作为锌的生产大国和消费大国，我国对锌的需求量不断增加，而我国矿产品资源的日益匮乏，进口锌精矿日益增多。近年来，随着原料锌精矿的来源多样化，快速、准确地测定锌精矿中杂质元素的含量，对锌产品各工序工艺参数的控制起着至关重要的作用。

目前，锌精矿中杂质元素的检测标准，是采用每个项目分别测定，操作繁琐，检验周期长［1－3］。采用一次溶样，通过分析线、样品分解条件、酸度条件等的选择，共存元素干扰实验等，建立了用电感耦合等离子体原子发射光谱法对其中多种杂质元素进行同时测定。该方法加标回收率为95%～104%，相对标准偏差小于0.05%。该操作简便，节省了人力、物力，缩短了检验周期。能够满足锌精矿中杂质元素的日常检验工作。

1 实验部分

1.1 试剂

待测元素的标准溶液均按国家标准物质研究中心的标准溶液配制方法配制［4］；Ca，Mg，Cu，Pb，Fe，As，Cd，Sb混合标准溶液的浓度为100μg／mL；盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸均为优级纯；实验用水为二次去离子水。

1.2 仪器

电感耦合等离子体原子发射光谱仪IRIS IntripidⅡXDL（美国赛默飞世尔科技）。仪器工作参数见表1。

表1 仪器工作参数

1.3 实验方法

称取0.100 0g试料，置于聚四氟乙烯烧杯中，加入15mL硝酸，低温加热溶解10～20min，加5mL盐酸，2mL氢氟酸，1mL高氯酸，低温加热冒白烟至湿盐状，取下烧杯稍冷，加15mL盐酸，用少量水冲洗杯壁，加热溶解可溶性盐类，取下烧杯，冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。移取适量试液于100mL容量瓶，加入5mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀。根据试样中各元素的含量选择原液或稀释液，用ICP－AES测定各元素的含量。随同试料做空白实验。

1.4 工作曲线的配制

分别移取0，0.50，1.00，5.00，10.00mL混合标准溶液于一组100mL的容量瓶中，加入5mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀。此标准系列溶液中Ca，Mg，Fe，Cu，Pb，Cd，As，Sb含量及相关系数见表2。

表2 标准溶液和相关系数

由表2可见，各元素工作曲线的相关系数均大于0.999 9，能够满足分析的要求。

2 结果与讨论

2.1 被测元素的谱线选择

经 过 实 验，选 择 As 193.7（189.0）nm，Ca 317.9nm，Cd 226.5nm，Cu 324.7nm，Fe 259.9（238.2）nm，Mg 285.2nm，Pb 220.3nm，Sb 206.8nm分别作为 As，Ca，Cd，Cu，Fe，Mg，Pb，Sb的测定波长。选择合适的扣背景位置，所选用的分析线基本无光谱干扰。

2.2 试样分解方法的选择

由于锌精矿样品组成较为复杂，本实验拟采用一次溶样，用电感耦合等离子体原子发射光谱法对其中8种杂质元素进行同时测定，包括As，Sb等在样品处理过程中易造成损失的元素，因此样品分解方法的选择是本实验能否准确测定这些元素的关键。为此我们实验了以下几种样品处理方案：

方案一：15mL硝酸＋5mL盐酸溶解样品

方案二：15mL盐酸低温加热溶解10～20min，加5mL硝酸，2mL氢氟酸，1mL高氯酸，低温加热溶解样品

方案三：15mL硝酸低温加热溶解10～20min，加5mL盐酸，2mL氢氟酸，1mL高氯酸，低温加热溶解样品

三种分解样品方法对样品的测定结果见表3，对比处理结果见表4。

表3 不同样品分解方法的测定结果

表4 三种分解样品方法结果对比

由表3、表4可以看出，采用方案1溶解样品，方法中未加氢氟酸除硅，样品没能完全打开，导致Fe，Ca，Mg的含量偏低；而采用方案2处理样品时，As，Sb的损失较大；文中采用方案3溶解样品，既能保证样品溶解完全，又不会对被测元素造成损失。

2.3 酸度的影响

试料以硝酸＋盐酸＋氢氟酸＋高氯酸混合酸溶解，用盐酸浸取进行测定。考察了盐酸酸度对被测元素谱线强度的影响。取质量浓度为1.00μg／mL的Cd，Ca、Mg，Fe，As，Sb，Ag，Fe，Pb溶液，实验了盐酸体积分数5.0%，10.0%，15.0%，20.0%时对其测定的影响。结果见表5。

表5 酸度对测定结果的影响 ／（μg·mL－1）

实验表明，盐酸体积分数5%，10.0%，15%，20%时对各元素的测定基本无影响，实验选择体积分数5% 盐酸作为测定介质。

2.4 共存元素的影响

2.4.1 锌基体的干扰实验

实验考察了锌基体对被测元素谱线强度的影响。取质量浓度为1.00μg／mL的Cd，Ca，Mg，Fe，As，Sb，Cu，Pb溶液，加入锌基体60mg／100mL，考察其对上述8种杂质元素测定的影响。结果见表6。

表6 Zn基体对测定结果的影响 ／（μg·mL－1）

2.4.2 铁的干扰实验

实验考察了铁对被测元素谱线强度的影响。取质量浓度为1.00μg／mL 的 Cd，Ca，Mg，As，Sb，Pb，Cu溶液，加入Fe 23mg／100mL，考察其对上述7种杂质元素测定的影响。结果见表7。

表7 Fe对测定结果的影响 ／（μg·mL－1）

另外，实验对实际锌精矿试样中可能存在的元素对被测元素的测定干扰情况进行了考察。结果表明，在±5%的允许误差范围内，分别测定1.00μg／mL的Cd，Ca，Mg，As，Sb，Pb，Cu，Fe时，5倍量的其它共存元素不干扰测定。2.5 方法精密度实验

按实验方法对实际样品分别测定11次，得到11个测定值，计算其平均值及相对标准偏差，结果见表8。

表8 方法的精密度实验（n＝11） ／%

表8的结果可以看出，方法的相对标准偏差（RSD）为0.27%～4.7%。

2.6 方法准确度实验

对1＃样品，采用实验方法进行分析，试样分析结果及试样加标回收实验结果见表9。

表9 试样加标回收实验（n＝3） ／（μg·mL－1）

续表9

表9的结果显示，各待测元素的加标回收率在95%～104%，可见方法结果准确可靠。

另外，采用锌精矿标准样品（GBW07168），按照实验方法进行分析，考察方法的准确度，结果见表10。

表10 标准物质的测定结果

3 结语

实验结果表明：实验采用硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸分解样品，ICP－AES法测定锌精矿中的Fe，Cu，Pb，Cd，Ca，Mg，As，Sb八种元素，方法操作简单，流程短，干扰少，具有较好的精密度和准确度，能够满足锌精矿中上述元素含量的测定要求。

［1］马丽 .电感耦合等离子体发射光谱法测定锌精矿中的铟［J］.中国无机分析化学，2013，3（2）：50－52.

［2］程键 .电感耦合等离子体发射光谱法测定锌精矿及焙砂中10种杂质元素［J］.冶金分析，2007，27（11）：65－68.

［3］《有色金属工业分析丛书》编辑委员会 .重金属冶金分析［M］.北京：冶金工业出版社，1994：174－188.

［4］潘教麦，李在均，张其颖 .新显色剂及其在光度分析中的应用［M］.北京：化学工业出版 社，2003：239－249.