采用ICP-AES法同时测定铅锌矿中Ag、Cu、Pb和Zn的方法研究

周勇民

（安徽省六安市313地质队实验室，安徽 六安 237010）

铅锌矿为富含多种金属元素的金属矿种，其中尤其以银（Ag）、铜（Cu）、铅（Pb）和锌（Zn）等元素的含量相对更多，而这些元素在冶金、化工以及医疗等多行业领域均有着十分重要和广泛的应用[1]。因此，针对这些元素有必要掌握其快速而准确含量的测定方法。笔者设计了一套采用ICP-AES法同时测定铅锌矿中Ag、Cu、Pb和Zn四种元素含量的新方法，现将本方法具体的实验性研究报道如下。

1 材料与方法

1.1 仪器及其参数

主要设备选用美国Thermo Fisher公司生产的全谱直读等离子体发射光谱仪，其具体型号为ICAP 6300 Radial。其相关参数为：射频功率为1150W，雾化器压力为0.20MPa，辅助气（Ar）流速为1.0L/min，蠕动泵转速为30转/min，长短波曝光时间分别为15s和5s，自动积分时间1～20s，高纯度氩气质量分数不低于99.99%。

1.2 标准溶液及试剂

Ag、Cu、Pb和Zn四种元素的标准溶液均由国家标准物质研究中心研制提供，其ρB=1.0000mg/mL；HCl、HNO3与 H2SO4均为分析纯；离子交换水其电阻率不低于18MΩ·cm。

1.3 标准曲线

将Ag、Cu、Pb和Zn四种单元素的标准溶液进行逐级稀释，最后组合配制成不同质量分数的混合标准溶液，同时备好空白对照溶液，所有溶液的介质均为体积分数为5%的HCl（以下均指体积分数），详见表1。

表1 各浓度梯度下混合标准溶液中的四种元素浓度ρB/μg·mL-1

1.4 实验方法

准确称取样品0.5000g置于100mL烧杯中，加入少量水对其润湿并摇匀后，向其中加入15mL HCl，采用电热板在150℃温度条件下恒温加热30min后，依次加入 5mL HNO3与 2mL 50%的H2SO4，将温度升高到180℃后直接恒温蒸干，并直至H2SO4白烟全然冒尽，取下并放置冷却后，加入20mL 50%的HCL并盖上表面皿，再继续用电热板加热并煮开1min即可取下并冷却至常温，然后直接采用去离子水将其转移到100mL的容量瓶中，定容摇匀后再放置过夜，第二日取5.0mL其上清液置于25mL的比色管内，续加1mL HCl后用去离子水定容至刻度并摇匀，最后上机进行ICP-AES检测。

2 结果与讨论

2.1 样品取样量与溶液稀释倍数的确定

根据工作经验来看，平常所检测的铅锌矿样品中Pb与Zn的含量一般是比较高的，在改换成ICPAES进行样品检测时，照原法配样其盐分浓度自然会因过高而不适宜，主要的不利因素是很容易造成系统发生堵塞。基于此，本研究在试验之初曾针对样品的取样量与溶液的稀释倍数进行了反复实验，通过实验发现，样品的取样量在0.2000～0.5000g之间，而稀释倍数为5～10倍时，既定需要检测的4种元素其测试均能较好地满足要求。如果降低稀释倍数，进样系统很容易因发生堵塞而影响到检测的准确性；如果稀释倍数过大，则又会因为元素的含量过低而达不到理想的灵敏度要求，其分析信号会显著减弱，检测结果会产生较大的误差[2]。因此本研究将最终的样品取样量确定为0.5000g，同时将稀释因子确定为1000。

2.2 溶液体积分数的确定

在本研究中，我们发现，HCl作为既定的测试液介质，在之前确定的标准曲线范围内，当HCl的体积分数（φ）处于5%～10%的范围时，4种检测元素的测定结果均能较好地满足要求，而当低于该最低值以及高于该最大值时，其检测结果则相对应的偏低或偏高，故在此基础上反复权衡后将HCl最终的溶液体积分数确定为6%，具体数据详见表2。

表2 酸体积分数对4种元素检测结果的影响

2.3 标准曲线浓度的确定

在满足要求的基础之上，同时兼顾操作便捷性、成本节约以及样品的实际含量等多方面因素，本研究经多次试验并校正，继而对待测的4种元素分别建立了各自的标准曲线，除Ag外，Cu、Pb、Zn三种元素标准曲线的最低与最高浓度配制分别为10.0μg/mL与50.0μg/mL，而Ag则相应分别为1.0μg/mL与 5.0μg/mL，详见表 1。

2.4 检测波长与标准物质的标准化

参考本研究所使用仪器的说明，即可确定需检测元素Ag、Cu、Pb和Zn的推荐检测波长分别为328.0 nm、324.7 nm、220.3 nm与213.8nm。采用国家一级标准物质GBW（E）070078为高点进行标准化，其溶液中以上元素的对应浓度分别为0.353μg/mL、0.96μg/mL、29.50μg/mL与5.20μg/mL。基于本研究所应用的标准与样品为同类型，故可以不考虑背景扣除或谱线的干扰校正等，在上述基础上，一并采用几个其它国家的标准物质作为实验监控样品，其总体方法简单快捷，特别适用于大批量样品的分析。

2.5 内标元素的选用及对检测的影响

内标法是一种根据检测波长的相对强度与被检测元素的含量关系来实施定量分析的一种方法[3]，在内标元素加入后，即使在实验条件产生波动的情况下，其谱线的相对强度也随之产生变化，从而消除波动对测量结果的影响。在本方法中我们选择Co元素作为内标元素，测量时，将其加入到所有的样品与标准溶液当中，其中内标元素的使用浓度为20μg/mL，检测波长为 228.6nm，对 GBW（E）070079进行连续6次测定，同时比较使用与不使用Co内标元素下的检测结果，结果显示有内标元素存在的情况下其结果显著优于不使用内标元素的检测结果，详见表3。

表3 使用与不使用内标元素的检测结果比较[Co的测定单位为Cts/S（光谱强度单位）]

2.6 检出限考察

在最佳的仪器工作条件下，对空白溶液进行连续4次测定，考虑总稀释因子1000，以3倍标准偏差（3s）计算检出限（LD），结果详见表 4。

表4 本研究方法检出限的考察结果

2.7 精密度实验

表5 检测方法的精密度实验结果

采用GBW（E）070077按本法对样品检测5次，根据5次检测所得到的4种元素的含量值，计算出相对标准偏差（RSD），结果显示所测元素的RSD均在1.38%～7.28%的范围，均完全满足分析测试要求，详见表5。

2.8 准确度实验

分别对3种国家标准物质分别进行既定4种元素的含量测定，每种同法测定3次计算平均值，结果显示与标准值吻合度较高，提示本法准确度佳，详见表6。

表6 检测方法的准确度实验结果

3 结论

经上述实验过程可以确定，采用ICP-AES同时进行铅锌矿中Ag、Cu、Pb和Zn四种元素含量的测定，具有操作简便、分析较快以及分析人员工作量显著减少等诸多优点，特别适用于大批量样品的含量分析。同时，由于在本实验方法中我们不仅科学地确定了溶液稀释因子以及pH值等具体检测条件，而且还采用了加Co内标法进行谱线相对强度分析，较好地降低了在实验测试条件下波动因素对测量结果产生的不良影响，从而使测量结果的准确度与可重复性得到很好的保障。

［1］GB/T 14353.3-93，铜矿石、铅矿石和锌矿石化学分析方法[S].

［2］徐进力，邢夏，张勤.电感耦合等离子体发射光谱法直接测定铜矿石中银铜铅锌[J].岩矿测试，2010，29（4）：377-382.

［3］张晶.王水溶矿-电感耦合等离子体发射光谱法同时测定铜铅锌矿石中的铜铅锌元素[J].化工矿产地质，2013，35（2）：111-124.