硝酸氧化炉灰中铂钯测定方法研究

张 侠 ，陈潮炎 ，谢大伟 ，周 童 ，王国栋

（1.徐州北矿金属循环利用研究院，江苏 徐州 221002；2.北矿检测技术有限公司，北京 102600）

硝酸氧化炉灰中铂钯测定方法研究

张 侠1，2，陈潮炎2，谢大伟1，2，周 童1，2，王国栋1，2

（1.徐州北矿金属循环利用研究院，江苏 徐州 221002；2.北矿检测技术有限公司，北京 102600）

本文利用传统火试金富集贵金属的预处理方法，结合现代分析仪器，运用电感耦合等离子体发射光谱法对Pt、Pd进行分析，其具有简单、准确、快速的特点。通过加入银作为保护剂富集Pt、Pd形成合粒，经硝酸-盐酸溶解贵金属合粒后，采用ICP-AES法测定溶液中Pt、Pd含量。通过一系列条件试验，得出最佳试验条件、基体干扰影响等。试验表明，采用本方法测定硝酸氧化炉灰中Pt、Pd含量，消除了电感耦合等离子体光谱法直接存在的基体干扰，测定结果稳定，方法操作简便快速，可作为Pt、Pd测定方法。

硝酸氧化炉灰；铂；钯；火试金；ICP-AES

据前瞻产业研究院分析，2008-2013年我国硝酸（折100%）产量总体上逐年上升，2016年达到了280万t。氨氧化生产硝酸的催化剂一般采用铂网，它是用贵金属铂、钯合金（主体是铂）编织而成。在使用过程中有损耗，其损耗值随氨氧化压力的增加而加大，我国生产硝酸的铂耗约为0.07 g/t，损失的铂除少部分溶解在硝酸和随尾气损耗外，其一部分沉积在氧化炉体、管道以及酸泥中成为炉灰，管道和酸泥中炉灰一般含贵金属0.1%～1.0%，氧化炉体内大部分以碎片、断层等脱落方式沉积，其Pt含量在5%～25%，需要多次清扫回收。此外炉灰中的Pt/Pd含量高（Pt：3%～20%，Pd：1%～20%）且分布不均匀。

现有可以借鉴的分析方法中，试样的分解可采用微波消解-酸溶法；或采用硫酸溶样，保温通入氯气0.5 h，加热浓缩等方法。铂、钯的测定多采用分光光度法、原子吸收光谱法和ICP-AES法。酸溶法存在称样量少、溶样时间长、溶样不彻底等缺点。而分光光度法使用有机试剂，会污染环境，且操作手续繁琐，多被仪器方法取代。电感耦合等离子体发射光谱法分析铂、钯，具有简单、准确、快速的特点。火试金法富集贵金属预处理样品，是一种经典方法，取样量大（预计取样量0.5～1 g）、代表性好、适用性强、富集程度高，同时火试金法能有效去除试样中的贱金属，尽可能减少了杂质元素的干扰，具有结果可靠、稳定性好、为交易双方所认可等优势。因此，本文拟采用火试金法预处理，ICP-AES测定相结合的方法，优化试验，以期找出最佳方案准确测定其中铂、钯含量。

1 试验部分

1.1 仪器及试剂

电感耦合等离子体原子发射光谱（Agilent 725ICP-OES）。

盐酸，ρ1.19 g/mL，分析纯；硝酸，ρ1.42 g/mL，优级纯；冰醋酸，分析纯。

1.2 仪器测量条件

功率：1 150 W；载气流量：1.0 L/min；辅助气流量：0.5 L/min；雾化器压力：0.20 mPa；积分时间：短波为30 s，长波为15 s。

ICP-AES的最佳工作条件如表1所示，元素测定谱线如表2所示。

表1 ICP-AES最佳工作条件

表2 元素测定谱线

1.3 样品处理——火试金富集

1.3.1 配料

称取1.0 g试样（精确至0.000 1 g），将其置于已加入25 g碳酸钠、150 g氧化铅、15 g硼砂、10 g二氧化硅、5 g氟化钙的试金坩埚中，加入100 mg的金属纯银搅拌均匀，覆盖上5 mm厚的覆盖剂。

1.3.2 熔融

将配好料的试金坩埚放入已升至900℃的箱式电炉内，50 min内升温至1 100℃，保温10 min。将熔融物倒入已预热过的铸铁模中，待熔融物冷却后取出铅扣，除去熔渣，将铅扣砸成立方体，铅扣重量应在30～40 g，否则应重新配料。

1.3.3 灰吹

将铅扣放入已在950℃下预热30 min的镁砂灰皿中，待熔铅脱去黑膜后，打开炉门使炉温降至880℃进行灰吹。当铅扣剩1～2 g时，将灰皿取出冷却。

1.3.4 洗涤

从灰皿中取出合粒，用细毛刷除去表面粘附的杂质，放置于25 mL坩埚中，加入15 mL醋酸（1+3），置于低温电热板上，保持近沸约5 min，倾去溶液，用温水洗涤合粒三次，于电炉上烤干，取下冷却。

1.3.5 溶解

（1）测定铂、钯合粒的溶解。将合粒在铁砧上砸成约0.2 mm厚的薄片，放置于100 mL烧杯中。往烧杯中加入10 mL硝酸（1+1），加热保持近沸，合粒完全溶解后加入15 mL盐酸，煮沸，待除尽氮氧化物后取下。冷却后移入100 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，静置至溶液澄清。必要时，应根据标准曲线的工作范围，稀释待测试液。在选定的工作条件下，测定溶液中铂、钯含量。

（2）标准曲线。分别移取0.00 mL、1.00 mL、5.00 mL、10.00 mL、20.00 mL的铂、钯、铑标准溶液于100 mL容量瓶中，以10%盐酸稀释至刻度，摇匀。在与试料相同测定条件下，测量系列标准溶液的发射强度，以铂、钯、铑的浓度为横坐标，发射强度为纵坐标绘制标准曲线。

2 试验结果及讨论

2.1 配料比渣型的确定

火试金熔渣的渣型是以硅酸度来确定的，硅酸度等于1为中性渣，硅酸度大于1为酸性渣，硅酸度小于1为碱性渣，不同硅酸度的试验结果如表3所示。

表3 不同硅酸度试验

从表3可知，硅酸度从0.5到1.0结果没有明显变化。该方法选择硅酸度为0.75。

2.2 氧化铅用量的确定

加入不同量的氧化铅，其试验结果如表4所示。

表4 加入不同氧化铅对结果的影响试验

由表4可知，加入两种不同量的氧化铅，结果没有明显变化，该方法选择加入150 g氧化铅。

2.3 铅扣大小对分析结果的影响

铅扣大小是影响分析结果的重要因素之一，铅扣大，灰吹时间长，容易造成结果偏低，铅扣小，金银捕集不完全，故本方法选择铅扣在35～45 g。

2.4 熔样温度对分析结果的影响

试样进炉温度以950℃为最佳，温度过高，突然反应产生的气体会使物料喷溅。一般35 min升至1 100℃，保温20 min出炉，炉温过低，熔融不完全，会使熔渣与铅扣不易分离，造成分析结果不准确。

2.5 灰吹温度条件

灰吹温度高时，对银的损失就大，因此，灰吹温度不能太高，但也不能过低，否则容易出现“冻死”现象，以灰皿内壁出现少量结晶铅为最佳的灰吹条件。

2.6 干扰杂质试验

硝酸氧化炉灰中有少量难溶杂质，主要为硅酸盐类和硅铝酸盐等难溶物质。

表5 Si干扰试验

由表5可知，加入Si 5 000 mg对试验结果几乎没有影响。

表6 Al干扰试验

从表6可知，加入Al 2 000 mg，对试验结果影响不大。由试验可知，少量硅酸盐类和硅铝酸盐等杂质对试验结果几乎没有影响，其他少量贱金属经过火试金的富集和分离，都进入炉渣中，不影响测定。

3 结论

以上试验表明，采用本方法测定硝酸氧化炉灰中Pt、Pd含量，消除了电感耦合等离子体光谱法直接测定Pt、Pd存在的基体干扰，测定结果稳定。方法操作简便快速，可作为催化剂中Pt、Pd测定方法。

1 孙淑媛，符 斌，等.矿石机有色金属分析手册[M].北京：冶金工业出版社，1999.

2 李华昌，陈潮炎，等.有色冶金分析手册[M].北京：冶金工业出版社，2004.

3 高 亮.碱熔-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定红土镍矿中硅钙镁铝锰钛铬镍钴[J]．2013，33（2）：51-54.

Study on Determination of Platinum and Palladium in Nitric Acid Oxidation Furnace

Zhang Xia1,2, Chen Chaoyan2, Xie Dawei1,2, Zhou Tong1,2, Wang Guodong1,2
(1. BGRIMM-Xuzhou Institute of Metal Recycling, Xuzhou 221002, China;2. BGRIMM MTC Technology Co., Ltd., Beijing 102600, China)

In this paper, Pt and Pd were analyzed by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES)with the pretreatment method of noble metal enrichment and precious metal, which was simple, accurate and rapid. The contents of Pt and Pd in the solution were determined by ICP-AES after the addition of silver as the protective agent to enrich the Pt and Pd. Through a series of condition tests, the best experimental conditions, the impact of matrix interference and so on. The results show that the method can be used to determine the content of Pt and Pd in nitric acid oxidation furnace, and the matrix interference is directly eliminated by inductively coupled plasma spectroscopy. The method is simple and rapid and can be used as Pt and Pd method.

nitric acid oxidation furnace ash; platinum; palladium; fire test gold; ICP-AES

X781.3；TF83

A

1008-9500(2017)07-0010-03

2017-05-26

本文系国家重大科学仪器设备开发专项（项目编号：2016YFF0102500）的阶段性研究成果。

张侠（1985-），女，江苏丰县人，硕士研究生，工程师，从事稀贵金属分析工作。