火焰原子吸收光谱法测定铜原矿尾矿中的镉

马 丽

(北京矿冶研究总院，北京 102628)

火焰原子吸收光谱法测定铜原矿尾矿中的镉

马 丽

(北京矿冶研究总院，北京 102628)

采用盐酸、氢氟酸、硝酸、高氯酸分步溶解的方式对具有硅、铁含量高等特性的铜原矿尾矿样品进行溶解。在体积分数为5%的盐酸介质中，利用原子吸收光谱法，采用扣除背景方式对样品溶液进行测定。样品溶解较完全，共存元素对镉的测定基本无干扰。方法重现性较好，准确度较高。相对标准偏差在2.3%～8.3%，加标回收率在96.7%～105%，标准样品分析结果与标准值基本一致。能满足日常分析检测的需要。

镉；铜原矿尾矿；扣背景；火焰原子吸收光谱法

前言

铜是现代工业中不可缺少的一种金属材料，广泛应用于电力、机械、电子、电器、兵器等工业中[1]。铜冶炼原料中的杂质元素主要有锌、镉、氟、铋、铅和砷等[2]。铜原矿尾矿作为铜冶炼的重要原料和产物，准确地分析其中杂质元素的含量对铜冶炼工艺改造、综合回收和环境评价等方面均具有非常重要的意义。目前已有一些原子吸收光谱法测定镉的相关标准和文献[3-6]，但对于铜原矿尾矿中镉含量分析的报道并未见。铜原矿尾矿中含有较高的硅、铁、钙、镁、钾、钠等元素，但镉的含量却很低，这些为样品溶解和测定带来了一定的困难。针对铜原矿尾矿的组成特性，本文采用盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸溶解样品，在体积分数为5%的盐酸介质中用原子吸收光谱法采用扣背景的方式测定铜原矿尾矿中镉的含量。测定范围为0.000 5%～0.010%。通过对标准样品进行分析，并与其它经典方法分析结果进行比对，结果满意。该方法简单易操作，准确度高，精密度好，能满足日常分析检测的需要。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

novAA350型原子吸收光谱仪(德国耶拿公司)，附镉空心阴极灯。

仪器工作条件：波长228.8 nm、灯电流3.0 mA、狭缝宽度0.2 nm、燃烧器高度为6.0 mm，乙炔流量50 L/h。

在选定的仪器工作条件下，测定系列镉标准溶液的吸光度，并绘制工作曲线，见图1。将工作曲线按浓度等分为五段，最高段的吸光度差值与最低段的吸光度差值之比为0.74，不小于0.7。

图1 工作曲线Figure 1 A calibration curve.

按线性回归法求出镉浓度(x)与吸光度(y)之间的线性回归方程式：y=0.229 0x+0.006 3，得到镉的工作曲线的斜率即灵敏度SC为0.229 0 μg/mL，选取空白溶液，连续测定11次吸光度，求得其标准偏差SA为0.001 1 μg/mL，按公式计算检出限ρL(k=3)=3SA/SC=0.014 μg/mL。特征浓度ρC=0.0044/SC=0.019 μg/mL。

1.2 试剂

盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸均为分析纯，实验用水为蒸馏水或去离子水。

镉标准储备溶液(1 mg/mL)：称取1.000 0 g金属镉(wCd≥99.99%)，置于400 mL烧杯中，加入50 mL硝酸(1+1)，盖上表皿，加热至完全溶解，煮沸驱除氮的氧化物，取下冷却至室温，移入1 000 mL容量瓶中，加入200 mL盐酸(1+1)，用水稀释至刻度，混匀。

镉标准溶液(100 μg/mL)：移取10.00 mL镉标准储备溶液于100 mL容量瓶中，加入10 mL盐酸(1+1)，用水稀释至刻度，混匀。使用之前再稀释成10 μg/mL镉标准溶液。

1.3 实验方法

（2）起重机载荷值：计算框架或刚架时，多台起重机的垂直载荷和水平载荷的标准值应乘以载荷规范规定的缩减系数；当要定义起重机时，程序将在分析过程中以双层起重机的特殊方式组合，并获得正确的计算结果。否则，起重机的组合负荷值将太大，并且用于结构构件的钢的量将相应地大。

准确称取0.50 g或1.00 g(精确至0.000 1 g)试样于200 mL聚四氟乙烯烧杯中，以少许水润湿，加入15 mL盐酸，低温加热5～10 min，取下稍冷，依次加入5～10 mL氢氟酸、5 mL硝酸、3 mL高氯酸，盖上聚四氟乙烯表皿，低温加热至微沸，并保持30～45 min。取下稍冷，用少许水吹洗并去除表面皿，继续加热至近干。冷却，加入2.5 mL盐酸，用少许水吹洗杯壁，加热至盐类溶解，取下冷至室温，移入50 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。随同试料做空白实验。于选定的仪器工作条件下，使用空气-乙炔火焰，以水调零，采用扣除背景方式测定试液及随同试料空白溶液的吸光度。从工作曲线上查得相应的镉的质量浓度。

系列标准溶液的配制：由10 μg/mL镉标准溶液稀释分别得到浓度为0、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 μg/mL镉系列标准溶液。

2 结果与讨论

2.1 溶样方法的选择

由于铜原矿尾矿中二氧化硅含量较高(对部分代表样品进行二氧化硅含量分析，二氧化硅含量为25%～75%)，本实验采用三种溶样方法进行对比。(1)称取0.50 g或1.00 g(精确至0.000 1 g)样品于玻璃烧杯中，加0.5 g氟化氢铵、15 mL盐酸、5 mL硝酸、3 mL高氯酸，低温加热溶解样品至高氯酸烟近尽，用2.5 mL盐酸浸取，定容至50 mL容量瓶。(2)称取0.50 g或1.00 g(精确至0.000 1 g)样品于聚四氟乙烯烧杯中，加入15 mL盐酸、5 mL硝酸、5 mL氢氟酸、3 mL高氯酸，低温加热溶解样品至高氯酸烟近尽。(3)同实验方法。分析结果见表1。

由表1可以看出，方法3溶解样品的效果最好，本实验采用方法3的方法对样品进行溶解。

2.2 仪器测定方式的选择

表1 不同溶样方法分析镉含量结果

表2 不同测定方式分析镉含量结果

由表2可以看出，对于镉含量较低的样品，扣除背景和不扣除背景方式测定的结果存在一定的差异，为了进一步确定测定方式，本实验对以上样品利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法进行了分析。结果表明，ICP-MS法测定样品的结果与原子吸收法扣除背景的数据较为一致。本实验选择扣除背景方式对铜原矿尾矿样品进行测定。

2.3 测定酸度的选择

配制不同盐酸浓度的Cd标准溶液(1.00 μg/mL)，在选定的仪器工作条件下，分别测定其吸光度，结果见表3。

表3 盐酸浓度对镉吸光度的影响

由表3可知，盐酸体积分数在2%～10%之间，吸光度稳定，实验选择体积分数5%的盐酸为测定介质。

2.4 基体干扰实验

铜原矿尾矿中除了Si含量较高外，还含有较高的Ca、Mg、Al、Fe、Mn、Ti、K、Na、Cu、Pb、Zn等，为了确定这些共存元素对镉元素测定的影响情况，本实验在一系列0.10 μg/mL和1.00 μg/mL的Cd标准溶液中加入一定量的共存元素，其测定结果表明：K(1 500 μg/mL)、Na(1 500 μg/mL)、Ca(2 000 μg/mL)、Mg(1 500 μg/mL)、Al(2 000 μg/mL)、Fe(5 000 μg/mL)、Mn(100 μg/mL)、Ti(100 μg/mL)、Cu(1 000 μg/mL)、Pb(1 000 μg/mL)、Zn(1 000 μg/mL)对0.10 μg/mL和1.00 μg/mL的Cd测定基本无干扰。

2.5 精密度实验

称取1#、2#、3#、4#、5#样品(0.000 5%≤镉含量≤0.005 0%时称取1.00 g试样，0.005 0%<镉含量≤0.010%时称取0.50 g试样)各11次按实验方法进行测定，结果见表4。

由表4可以看出，该方法的精密度较好，相对标准偏差在2.3%～8.3%。

2.6 准确度实验

对铜矿石标样GSB04-2710-201(标值镉含量为0.0064%)按实验方法进行了实验，并对2#、4#和GSB04-2710-201进行了加标回收实验，结果见表5。

表4 精密度实验

表5 加标回收实验

表5结果表明，样品分解完全，测定方法准确，该方法的准确度较高，试样加标回收率在96.7%～105%。

3 结语

采用四酸分步溶解的方式对铜原矿尾矿样品进行了较好的分解，并采用扣除背景的方式准确地测定了镉的含量。方法易操作，重现性好，准确度高，能满足日常分析检测的需要。

[1] 陈莉.我国铜冶炼生产现状及发展趋势[J].有色冶炼(Non-FerrousSmelting),1998(8):31-34,45.

[2] 谭守良.铜冶炼过程中杂质元素的分布[J].有色冶炼(Non-FerrousSmelting),1993(6):9-13.

[3] 雷红琴,刘绪斌,罗琼,等.微波消解-原子吸收光谱法测定酵母中铁、铜、锰、铅、镉[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(1):1-3.

[4] 黄俭惠,卢汉堤.火焰原子吸收光谱法测定高锑烟尘中的银、铅、镉[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2014,4(4):28-31.

[5] 刘新,陈卫中,贾皓.火焰原子吸收光谱法测定铅锌矿尾矿矿渣中镉和铬[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2012,32(9):30-35.

[6] 岳双彦.浅析原子吸收光谱法测定镉的进展[J].化学工程与装备(ChemicalEngineering&Equipment),2013(9):182-184.

Determination of Cadmium in Copper Original Tailings by Flame Atomic Absorption Spectrometry

MA Li

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628,China)

For the copper original tailings which have high silicon and iron contents, a step-by-step digestion method was established using hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid and perchloric acid. In a 5% (v/v) hydrochloric acid medium, the sample solutions were determined by atomic absorption spectroscopy after background correction. The analytical results showed that the samples were dissolved completely by this method. The coexisting elements did not interfere with the determination of Cd element. This method has a good repeatability and high accuracy. The relative standard deviation (RSD) was between 2.3% and 8.3%. The recovery was between 96.7% and 105%. The results of this method were in good agreement with the certified values. This method can meet the needs for daily analysis in copper original tailings samples.

cadmium; indium; copper original and tailings; background correction; FAAS

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.04.013

2016-02-04

2016-04-24

马丽，女，工程师，主要从事矿石及有色金属中杂项元素的分析研究。E-mail:mary791012@163.com

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)04-0048-04