电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定铜渣精矿中杂质含量

韩晓

（北京矿冶研究总院，北京，102628）

电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定铜渣精矿中杂质含量

韩晓

（北京矿冶研究总院，北京，102628）

采用电感耦合等离子体发射光谱法测定了铜渣精矿中砷、锑、铋、铅、锌、镁的量。其测定范围：ω（As）：0.05%～0.45%，ω（Sb）：0.07%～0.30%，ω（Bi）：0.01%～0.20%，ω（Pb）：1.00%～4.50%，ω（Zn）：1.00%～4.50%，ω（Mg）：0.10%～1.00%。经加标回收实验，各元素的加标回收率为92%～104%（n＝3），相对标准偏差（RSD）小于5%（n＝11）。方法准确快速可靠，适用于铜渣精矿中砷、锑、铋、铅、锌、镁量的同时测定.

铜渣精矿；电感耦合等离子体发射光谱法；杂质元素

0 前言

由于铜渣精矿中的杂质含量较多，现有的标准分析方法［1］是每种元素分别用不同的方法测定，操作周期长。逐一分析每种元素会比较繁琐耗时，不能满足此类矿石快速检测［2］的要求。采用一次溶样，通过对试样的分解条件、测定酸度条件、共存元素干扰实验以及分析线的选择等，建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法［3－4］同时测定铜渣精矿中砷、锑、铋、铅、锌、镁量的方法，从而提高工作效率，缩短了测定周期，能够满足铜渣精矿的日常检验工作。

1 实验部分

1.1 主要试剂

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；砷、锑、铋、铅、锌、镁混合标准溶液为100μg/mL；在分析中仅使用确认为优级纯的试剂；实验用水为一级水。

氩气［w（Ar）≥99.996%］。

1.2 主要仪器

Agilent ICP-OES 725电感耦合等离子体光谱仪（安捷伦科技公司，美国）。

1.3 实验方法

称取0.200g试料（精确至0.000 1g），置于聚四氟乙烯烧杯中，加入15mL硝酸，5mL盐酸，5mL氢氟酸，2mL高氯酸。低温加热冒白烟至湿盐状态，取下烧杯稍冷，加10mL王水（1＋1），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。澄清或干过滤。随同试料做空白实验。

按表1分取试液，置于100mL容量瓶中，加入10mL王水（1＋1），用水稀释至刻度，混匀。采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪在选定的最佳仪器条件下按选定的各元素的波长，测定各元素的含量。

表1 分取试液体积Table 1 Volume of the test solution

1.4 工作曲线溶液的配制

于一组100mL的容量瓶中，加入5mL王水，移取混合标准溶液，根据各元素的测定范围，按表2配制标准溶液，以水定容摇匀。

表2 工作曲线Table 2 Standard curve

2 结果与讨论

2.1 仪器参数的选择

对实验所用仪器的几个重要参数进行正交实验，综合分析电感耦合等离子体光谱仪的优化程序，考察了射频发生器功率、雾化气流量、辅助气流量、等离子体气流量、进液泵速、观测高度等对被测元素谱线发射强度的影响，选择了实验中最佳仪器测量参数，如表3。

2.2 被测元素的谱线选择

经过实际样品实验，选择表4中的数据作为各元素测定波长。选择合适的扣背景位置，所选用的分析线基本无光谱干扰。

2.3 检出限和测定下限

测定11次试剂空白溶液，计算标准偏差，以3倍的标准偏差为检出限，5倍的检出限为测定下限，结果见表5。由表5中数据可见，各元素的检出限均能满足方法中的最低浓度测定的要求。

表3 仪器测量参数Table 3 Instrument operation parameters

表4 测定元素波长选择Table 4 Selected spectral lines for each element

2.4 仪器短时稳定性

被测元素最大质量浓度（10.0μg/mL）溶液连续测定6次，其发射光绝对强度的相对标准偏差表示仪器短时稳定性，见表6。

表5 仪器检出限和方法的测定下限Table 5 Limit of detection and lower limit of determination /（μg·mL－1）

表6数据表明，各被测元素发射光绝对强度的相对标准偏差均小于通常要求的1%。

表6 仪器短时稳定性Table 6 Short-term stability of the instrument

2.5 试样分解方法的选择

铜渣精矿样品组成较为复杂，实验采用一次溶样，用电感耦合等离子体原子发射光谱法对其中6种成分进行同时测定，其中包括As，Sb等在样品处理过程中易造成损失的元素，因此选择合理的样品分解方法是实验成功的关键。为此实验了3种样品预处理方案：

（1）在样品中加入15mL盐酸，低温加热溶解10min，再加5mL硝酸，5mL氢氟酸，2mL高氯酸，低温加热溶解试样。

（2）在样品中加入15mL硝酸，低温加热10min，再加5mL盐酸，5mL氢氟酸，2mL高氯酸，低温加热溶解试样。

（3）在样品中加入10mL硝酸，低温加热10min，再加5mL盐酸，5mL氢氟酸，2mL高氯酸，低温加热溶解试样。

3种分解试样的方法对样品溶解后，采用ICPAES法测定样品，其测定结果见表7。

表7 不同样品分解方法的测定结果Table 7 Comparison of analytical results of impurity elements with three sample decomposition method/%

从表7可以看出，采用方案2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。

2.6 酸浓度对测定结果的影响

以硝酸（15mL）＋盐酸（5mL）＋氢氟酸（5mL）＋高氯酸（2mL）混合酸溶解试样，用王水作介质进行测定。考察了王水浓度对被测元素的影响。取质量浓度为1.00μg/mL的砷、锑、铋、铅、锌、镁溶液，实验了王水体积分数分别为1.0%，5.0%，10.0%，15.0%时对元素测定的影响。结果见表8。

表8 酸浓度对测定结果的影响Table 8 Effects of acidity on measurement results /（μg·mL－1）

实验表明，王水体积分数为1%，5.0%，10%，15%时对各元素的测定基本无影响，实验选择王水（5%）作为测定介质。

2.7 共存元素的影响

2.7.1 铜基体的干扰

在含有1.00μg/mL As，Sb，Bi，Pb，Zn，Mg的系列标准溶液中，加入不同含量的铜基体溶液，测定各分析元素的结果见表9。

表9 铜基体对测定元素的影响Table 9 Effects of copper matrix on determination results /（μg·mL－1）

从表9看出，铜基体对所选谱线的待测元素的测定基本没有干扰。

2.7.2 铁基体的干扰

在含有1.00μg/mL As，Sb，Bi，Pb，Zn，Mg的系列标准溶液中，加入不同含量的铁基体溶液，测定所分析元素的结果见表10。

从表10看出，铁基体基本对待测元素没有干扰。

2.7.3 铜、铁混合基体的干扰

在含有1.00μg/mL As，Sb，Bi，Pb，Zn，Mg的系列标准溶液中，加入不同含量的铜、铁混合基体，对分析元素进行测定，结果见表11。

表10 铁基体对测定元素的影响Table 10 Effects of iron matrix on determination results/（μg·mL－1）

从表11看出，铜铁混合基体基本对待测元素基本没有干扰。

另外，对实际铜渣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，在允许误差范围内，分别测定1.00μg/mL的砷、锑、铋、铅、锌、镁时，5倍量的其它共存元素不干扰测定。按所选波长，测定6种元素，各元素间无相互干扰。

表11 铜铁基体对测定元素的影响Table 11 Effects of copper and iron matrix on determination results /（μg·mL－1）

2.8 方法精密度实验

取3个铜渣精矿样品（ZJ-1，ZJ-2，ZJ-3，紫金铜业公司提供）；样品DY-1、DY-2（大冶公司）；样品JYL-1（金以岭提供）；样品TL-2，TL-3（铜陵公司提供）和自己配制的KY-1、KY-2样品，按试样分析方法分别测定11次，得到11个测定值，计算其平均值及标准偏差，结果见表12。

2.9 方法准确度实验

对紫金铜业1＃样品，按照实验方法进行加标回收实验，试样加标回收实验结果见表13。

表12 方法精密度试验结果Table 12 Precision tests of the method（n＝11） /%

表13 试样加标回收实验Table 13 Recovery tests of the method/%

3 结论

实验结果表明：采用硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸分解样品，ICP-AES法测定铜渣精矿中的砷、锑、铋、铅、锌、镁6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，能够满足铜渣精矿杂质元素含量的测定要求。

［1］《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.

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

［3］阮桂色.电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）技术的应用进展［J］.中国无机分析化学（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2011，1（4）：15-18.

［4］姜求韬.电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定无定形硼粉中的镁［J］.中国无机分析化学（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2012，2（2）：49-51.

Determination of Impurity Elements in Copper Slag Concentrate by Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry

HAN Xiao
（Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy，Beijing102628，China）

A method for the determination of arsenic，antimony，bismuth，lead，zinc and magnesium oxide in copper slag concentrate by inductively coupled plasma emission spectrometry were established.The measurement ranges for As，Sb，Bi，Pb，Zn and Mg were obtained as follows：0.05%～0.45%，0.07%～0.30%，0.01%～0.20%，1.00%～4.50%，1.00%～4.50%and 0.10%～1.00%.The recovery was 92%～104%（n＝3），and the relative standard deviation was less than 5%（n＝11）.This proposed method is fast and accurate，making it suitable for simultaneous determination of As，Sb，Bi，Pb，Zn and Mg in copper slag concentrate.

copper slag concentrate；inductively coupled plasma emission spectrometry；impurityelements

O657.31；TH744.11

：A

：2095-1035（2015）02-0034-05

2014-12-27

：2015-03-11

科技部重大仪器专项（2011YQ14014711）资助

韩晓，女，工程师，主要从事地矿和冶金样品的无机元素的分析检测研究。E-mail：404864354＠qq.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.02.007