电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定铜原矿和尾矿中的多元素

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(ICP-AES)法测定铜原矿和尾矿中的多元素

韩 晓

(北京矿冶研究总院，北京 102628)

采用盐酸+硝酸+氢氟酸+高氯酸溶解试样，通过样品酸浓度条件、分解条件、共存元素干扰等实验,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铜原矿和尾矿中的铜、铅、锌、镍、钴、镉、镁和锰含量的方法。测定范围：ω(Cu)：0.010%～2.50%，ω(Pb)：0.005%～1.00%，ω(Zn)：0.005%～1.50%，ω(Ni)：0.005%～0.05%，ω(Co)：0.005%～0.05%，ω(Cd)：0.005%～0.015%，ω(Mg)：0.010%～8.00%，ω(Mn)：0.005%～0.50%。经加标回收实验，各元素的加标回收率为86%～103%(n=3)，方法准确、可靠，适用于铜原矿和尾矿的铜、铅、锌、镍、钴、镉、镁和锰量的同时测定。

铜原矿和尾矿；电感耦合等离子体原子发射光谱法；杂质元素

0 前言

铜原矿是指从铜矿中直接采出的矿石，铜的平均品位不是很高，大多在百分之几左右。铜尾矿是由矿石经粉碎，精选后所剩下的细粉砂粒组成。大量的尾矿堆积带来了严重的环境污染和资源浪费。由于矿产资源的日渐枯竭，尾矿作为二次资源，受到世界各国的重视。目前我国国家或行业标准中铜精矿有相应的化学分析方法[1]标准，但铜原矿和尾矿方面还是一个空白。因此研究相应的铜原矿和尾矿化学分析方法，对促进保护环境和资源的综合利用具有重要的意义。本文采用一次溶样，通过样品酸度条件、分解条件、共存元素干扰实验等,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法[2-4]同时测定铜原矿和尾矿中铜、铅、锌、镍、钴、镉、镁和锰量的方法，完全能够满足铜原矿和尾矿的日常检验工作。

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方法配制；铜、铅、锌、镍、钴、镉、镁和锰混合标准溶液为50 μg/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型电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国安捷伦科技公司)。

1.3 实验方法

称取约0.25 g(精确至0.000 1 g)试样置于300 mL聚四氟乙稀烧杯中，用少量水润湿，加入10 mL盐酸，低温加热约10 min，取下稍冷，依次加入10 mL硝酸、10 mL氢氟酸、5 mL高氯酸，盖上聚四氟乙烯表面皿，加热至微沸，并保持微沸约45 min，稍冷后用少许水吹洗表皿及杯壁，盖上表皿继续加热至样品溶解完全，并蒸至近干，取下稍冷。少量水冲洗表皿及杯壁，加入5 mL硝酸，加热至盐类溶解完全，取下冷却。溶液移入50 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。按表1分取试液，置于100 mL容量瓶中，加入5 mL硝酸，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 The extracted volume of test solution

1.4 工作曲线的绘制

移取0、0.50、1.00、2.00、10.00、20.00 mL混合标准溶液(50 μg/mL)于一组100 mL容量瓶中，加入5 mL硝酸，用水稀释至刻度，混匀。见表2。

表2 工作曲线Table 2 Working curves

2 实验结果与讨论

2.1 谱线的选择

谱线的选择与待测样品中所含元素及含量有很大的关系，铜原矿和尾矿中以硅、铁、铝、碱金属、碱土金属为主，其它元素含量较低，因此选择受主要元素干扰小的谱线作为分析线，依据加标回收率实验，最后选定谱线，见表3。

表3 元素谱线Table 3 Element spectral line

2.2 仪器参数的优化

所选定的测定谱线，同等浓度下铅和锌的发射强度最小，因此仪器参数优化时以获得较优的铅锌灵敏度及稳定性为判断依据，最终仪器条件确立如表4所示。

表4 推荐仪器参数Table 4 Recommended instrument parameters

2.3 试样的分解方式

分别用盐酸-硝酸-高氯酸-氢氟酸四酸体系、盐酸-硝酸体系两种方式处理样品。采用盐酸-硝酸体系，样品尤其是尾矿会有大量的SiO2不溶物，且部分元素溶出不完全。采用四酸体系，多数样品溶解完全，有个别样品会出现极少量的不溶物，将不溶物经碱熔分解后测定，待测元素含量极低，可以忽略。因此实验采用四酸体系溶解样品。

2.4 方法的检出限

以11次空白溶液浓度标准偏差的3倍所对应的浓度作为检出限。方法检出限如表5所示。

表5 方法检出限Table 5 Methoddetection limit(n=11) /(mg·L-1)

2.5 干扰及消除

铜原矿和尾矿中主要存在元素有Cu、Pb、Zn、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Mn、Ti及少量的Ni、Co、Cd等。配制浓度为1 mg/L的单元素标准溶液，通过在标准溶液中加入一定量的基体元素进行干扰实验，各待测元素浓度测定结果(已扣除基体空白)见表6和表7。

表6 单元素干扰实验测定结果Table 6 Results of interference experiments for single element /(mg·L-1)

表7 混合离子干扰实验测定结果Table 7 Results of mixed ion interference experiments /(mg·L-1)

表6、7结果表明：在上述离子加入量的条件下，共存离子对测定元素干扰在±5%的允许误差范围内。

2.6 精密度实验

分别对一系列样品做精密度实验，其中1#、2#、4#样品分别是北矿4#、5#、9#原矿；5#样品是阿舍勒锌硫分离尾矿；7#样品是金铜矿原矿；8#样品是珲春尾矿；9#样品是珲春原矿；10#样品是安铜原矿；11#样品冬瓜山原矿；12#样品是凤矿尾矿；13#、14#、15#、16#样品分别对应富冶2#、3#、5#、6#原矿。其中准确称取0.250 0 g 15#样品，准确加入0.05 mg镍(溶液形式)，合成样品A；准确称取0.250 0 g 16#样品，准确加入0.10 mg镍(溶液形式)，合成样品B。

分别对上述不同含量的铜原矿尾矿样品进行了11次独立测定，样品编号及测定结果见表8。

采用格拉布斯检验方法，查表，n=11，a=0.05时舍弃界限为2.355，由以上分析可知，不同样品检测11次分析数据无异常值，表明该方法重现性较好，精密度较高。

2.7 加标回收实验

选取试样，加入一定量的标准溶液，按照实验方法处理样品，进行加标回收实验，分析结果见表9。

由表9可见，加标回收率介于86%～103%，表明该方法的准确度较好。

表8 精密度实验结果Table 8 Results of precision tests(n=11) /%

表9 加标回收实验分析结果Table 9 Result analysis for recovery tests

3 结语

由以上实验结果可以看出，电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铜原矿和尾矿中的铜、铅、锌、镍、钴、镉、镁和锰量是可行的，方法准确度较高，精密度好，能满足测定需求。

[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] 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(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(4):15-18.

[3] 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(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2012,2(2):49-51.

[4] 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(MetallurgicalAnalysis),2007,27(11):65-68.

Determination of Multi-elements in Copper Ore and TailingConcentrate by Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry

HAN Xiao

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628,China)

A new method for the determination of copper, lead, zinc, nickel, cobalt, cadmium, magnesium and manganese content in copper ore and tailing concentrate by inductively coupled plasma emission spectrometry was established. In this method, samples were digested in HCl-HNO3-HF-HClO4solution. The optimized acid concentration, digesting condition, and interference of co-existing element were experimentally studied. The concentration ranges that can be analyzed for the elements were following:ω(Cu)：0.010%-2.50%，ω(Pb)：0.005%-1.00%，ω(Zn): 0.005%-1.50%，ω(Ni): 0.005%-0.05%，ω(Co)：0.005%-0.05%，ω(Cd)：0.005%-0.015%，ω(Mg)：0.010%-8.00%，ω(Mn): 0.005%-0.50%. By spike recoveries experiments, the recoveries were found as 83%-103%(n=3). This method is accurate and reliable and suitable for the determination of copper, lead, zinc, nickel, cobalt, cadmium, magnesium and manganese content in copper ore and tailing concentrate in the same time.

copper ore and tailing concentrate; inductively coupled plasma emission spectrometry; multi-elements

2016-02-15

2016-04-21

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

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.03.006

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)03-0027-05