火试金富集-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定分银渣中的铂、钯

史博洋　王皓莹　谢大伟

(北京矿冶研究总院，北京 102628)

本文引用格式：史博洋,王皓莹,谢大伟. 火试金富集-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定分银渣中的铂、钯[J].中国无机分析化学,2018,8(1):53-56.

SHI Boyang,WANG Haoying,XIE Dawei. Determination of Platinum and Palladium Content in Sub-silver by ICP-OES with Fire Assay Preconcentration[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry, 2018,8(1):53-56.

前言

分银渣[1]是铜阳极泥经过硫酸化焙烧、分铜浸出、氯化分金和氨浸分银等步骤处理后的主要副产物。其中含有一定量的铂、钯等贵金属，我国是铜的生产和消费大国，精炼铜产量超过400万t，随之每年将产生数万吨阳极泥分银渣，其中含有大量的铂、钯，因此建立测定分银渣铂钯快速、准确的方法[2]就有着十分重要的意义。贵金属的富集方法一般采用火试金富集[3-4]，然后再用原子吸收光谱法或电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定[5-7]。

1　实验部分

1.1　主要仪器

试金电炉，超微量电子天平，4#黏土坩埚，灰皿。

Agilent725-OES全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪(安捷伦科技有限公司)。

1.2　主要试剂

无水碳酸钠(粉状，工业纯)，氧化铅(粉状)，二氧化硅(粉状，工业纯)，硼砂(粉状，工业纯)，氯化钠(粉状，工业纯)，淀粉(粉状)，醋酸(分析纯)，硝酸(优级纯)。

铂、钯元素标准储备溶液(1 mg/L，钢研纳克检测技术有限公司)。

1.3　实验方法

称取5.0 g试样(精确至0.000 1 g)，加入20 g碳酸钠，80 g氧化铅，7.5 g二氧化硅，10 g硼砂，3 g淀粉，置于试金坩埚中，搅拌均匀后，表面覆盖约10 mm氯化钠，随同试料做空白实验。将试金坩埚置于已预热的试金炉(约900 ℃)中升温熔炼，在45～60 min内升温至1 100 ℃，保温5 min后出炉。

将铅扣放入已在900 ℃试金炉中预热20 min的灰皿中，待合粒出现光辉点，灰吹即告结束，取出合粒。

加10 mL乙酸(1+3)于瓷坩埚中，加热微沸3～5 min，洗涤至合粒表面无附着物。

冷却后，将锤成薄片的金银合粒置于瓷坩埚中，加入15 mL热硝酸(1+7)，放在低温电热板上，保持近沸，使银溶解，蒸至5 mL，取下冷却，用热水洗涤坩埚壁，将液体倾出，用热水洗涤金粒三次，分金溶液和洗涤液置于50 mL烧杯中待用。

加入10 mL王水于瓷坩埚中，加热溶解硝酸不溶物。至反应停止，用热水洗涤坩埚壁，将液体倾出至含有分金液的50 mL烧杯中，并用热水洗涤两次。

将盛有分金溶液的烧杯置于电热板上，低温加热至体积约3～5 mL，取下，稍冷，加入5 mL盐酸，盖上表面皿，加热微沸，待烧杯中无不溶物后取下，冷却至室温后，将溶液与沉淀转移至25 mL比色管中，以水稀释至刻度，混匀。静置至溶液澄清。

取静置后的上清液，在电感耦合等离子体发射光谱仪最佳条件下，以水为空白调零，测定铂钯的吸光度，分别从铂钯的工作曲线上查出相应的浓度。

1.4　工作曲线的绘制

移取0、0.25、0.5、1.00、2.00、5.00、10.00 mL铂钯混合标准溶液置于一组100 mL容量瓶中，加入10 mL混合酸，以水定容，摇匀。

在选定的最佳仪器条件下，按选定的各元素波长，测定钯、铂元素的发射强度，减去标准溶液中“零”浓度溶液的强度，以钯、铂元素的浓度为横坐标，发射强度为纵坐标，绘制工作曲线。

1.5　分析结果计算

按式(1)、(2)计算铂、钯的含量，数值以g/t表示：

(1)

(2)

式中：

ρ1——分金液中铂的质量浓度，mg/L；

ρ2——分金液中钯的质量浓度，mg/L；

ρ3——空白试验中铂的质量浓度，mg/L；

ρ4——空白试验中钯的质量浓度，mg/L；

m0——试料质量，g；

V1——分金液定容体积，mL。

计算结果均表示至小数点后2位。

2　结果与讨论

2.1　主要元素含量范围

分银渣是铜阳极泥经过硫酸化焙烧、分铜浸出、氯化分金和氨浸分银等步骤处理后的主要副产物。样品中含有主要元素大概含量范围见表1。

表1　主要元素含量范围

2.2　氧化铅用量的确定

以A5#、C5#样品为例，加入不同量的氧化铅按分析步骤进行实验，实验结果如表2所示。

表2　氧化铅用量实验

从表2可知，氧化铅加入量对铂和钯的测定结果没有明显影响，鉴于成本和环保考虑，实验选择加入80 g氧化铅。

2.3　配料比渣型的确定

火试金的配料是以硅酸度来表示的，实验结果表明硅酸度(K)从0.75到1.75之间对结果基本没有影响，但K值过小时熔渣对坩埚腐蚀较严重，K值过大时，渣量较多，因此实验选择1.00硅酸度。

2.4　熔样温度对分析结果的影响

以A5#、C5#样品为例，在不同进炉温度下按分析步骤进行实验，实验结果如表3所示。

表3　熔样温度条件实验(n=3)

由表3可以看出，进炉温度以900 ℃为宜，若温度过高，突然反应产生的气体会使坩埚内物料飞溅。温度过低，会使铅扣变小，结果偏低。一般升至1 100 ℃，熔融约30 min，直至熔融物达到平稳状态，保温10 min出炉。

2.5　灰吹条件实验

同样以A5#、C5#样品为例，在不同温度下按分析步骤进行灰吹实验，实验结果如表4所示。

表4　灰吹条件实验

由表4可以看出灰吹温度过高时，会造成铂钯的损失较大，使结果偏低。温度过低，容易使铅溶液冻在灰皿里，俗称的“冻死”。灰吹温度在灰吹结束后，在灰皿内侧上出现羽毛状铅片为最佳温度，约为880 ℃。

2.6　样品测定

2.6.1仪器参数的选择

对所用仪器的几个重要参数进行实验，综合分析电感耦合等离子体光谱仪的优化程序，考察了各仪器条件对被测元素谱线发射强度的影响，选择了本实验的最佳仪器测定参数如表5。

表5　仪器测量参数

2.6.2波长的选择

在选定的ICP-OES仪最佳工作条件下，对分析谱线进行选择，选择波长时既要考虑分析线的准确性和强度，又要最大限度地避开光谱干扰，每种元素都有多条谱线可供选择。实验中选择了强度较高、干扰相对较少的波长作为测定波长，所以，实验选择Pt 214.424 nm、Pd 340.458 nm为分析线。

2.6.3测定介质及酸度

通过对盐酸、硝酸、王水3种介质的分析结果可以看出，硝酸对钯的测定有影响，较高浓度的硝酸使钯的测定结果偏低，而王水和盐酸对测定结果无影响，但考虑到部分分银渣样品在分金后的金中可能存在少量的铂、钯，所以选择王水(10%)介质。

2.6.4测定基体的影响

分金溶液中主要基体为银离子，加入盐酸后，银以氯化银形式沉淀，此沉淀是否对待测元素有吸附作用，可采用加标回收来验证。称取三组质量为0、50、100 mg的纯银金属。采用样品分金方法溶解后，加入一定量的铂、钯标准溶液，按照实验方法对其进行氯化银沉淀，定容于50 mL容量瓶中，静置沉淀后，测定其浓度，结果见表6。

表6　氯化银沉淀对其测定的影响

由表6的数据可以看出，铂、钯随着氯化银沉淀的增加，浓度无变化，无损失，加标回收率为98.8%～100%。

2.7　共存元素的干扰

火试金富集后的分银渣已将大部分贱金属除去，可以忽略其干扰，合粒中的银经过硝酸转化成硝酸银溶液，大部分已经除去，因此可能在溶液中含有金、银、铅、铋等杂质。实验保持铂、钯的浓度为5 mg/L不变，分别加入Au、Pb、Bi、Ag(浓度为25 μg/mL)及四种元素的混合溶液测定铂、钯浓度。实验结果见表7。

表7共存元素干扰

Table 7　Coexistence of elements /(mg·L-1)

从表7结果可看出，Au、Pb、Bi、Ag等元素对分银渣中铂、钯的测定干扰很小，可以忽略。

2.8　加标回收实验

称取一定量的样品，加入与样品等量的铂、钯标准溶液，按照分析步骤进行分析，计算铂、钯含量和加标回收率，结果见表8。

表8　加标回收实验

由表8可以看出，本方法测定分银渣中铂的加标回收率在99.8%～102%，测定钯的加标回收率在98.9%～101%。完全能够满足分银渣中铂量和钯量测定对准确度的要求。

2.9　精密度实验

选择分银渣样品，经火试金富集、王水溶解后，按所选最佳工作条件进行精密度实验(n=11)，实验结果见表9。

表9　精密度实验

由表9可以看出，本方法测定实验样品所涵盖范围内的分银渣中铂的相对标准偏差在1.4%～2.8%，测定钯的相对标准偏差在1.5%～2.3%。

3　结语

采用火试金法分离富集分银渣中铂、钯等贵金属，用王水溶解合粒后采用ICP-AES法进行测定。测定铂的相对标准偏差在1.4%～2.8%，测定钯的相对标准偏差在1.5%～2.3%。铂的加标回收率在99.8%～102%，钯的回收率在98.9%～101%。此方法操作简单，分析速度快，精密度好，稳定性好，适用于分银渣中铂、钯的测定。

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