电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定铅锌选矿流程原尾矿中铅、锌、铜

孔会民

(巴彦淖尔西部铜业有限公司，内蒙古 巴彦淖尔 015000)

前言

在提质增效的今天，对于企业分析人员来说，寻找一种快速有效，并且能降低人力消耗的方法势在必行。实验室在测定铅锌流程样品时，其中的铅锌原矿、尾矿品位差异较大，并且要求同时测定其中的铜铅锌，以往的测定方法如火焰原子吸收光谱法、滴定分析法等基本都是单元素测定[1-4]，即使是同时测定多元素的，也是同一溶液中测定完一项再测定另一项[5]，并且不同的品位需要选择不同的分析方法，品位稍高就需要分取试液再次定容测定[2-3]，对人力消耗都比较大。电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)法具有分析速度快、精密度好、检出限低、准确度高、线性范围宽、可多元素同时测定等诸多优点[6-7]，已广泛应用于合金、环境、医药、稀土、食品检测等多个领域[8-11]。在前人工作的基础上，探讨了采用ICP-AES法同时测定铅锌流程样品中的铜、铅、锌的方法，得到了比较准确的分析结果，降低了人员劳动强度，提高了分析效率。

1 实验部分

1.1 主要仪器与工作条件

ICPE-9000电感耦合等离子体原子发射光谱仪(日本岛津公司)，ICP-AES仪工作条件见表1。

表1 ICP-AES工作条件

1.2 主要试剂

铜、铅、锌单元素标准储备溶液(1 000.0 mg/L，国家标准物质研究中心)，所用试剂均为分析纯，所有用水均为去离子水。

1.3 实验方法

称取0.1 g(精确至0.000 1 g)样品，置于150 mL的小烧杯中，加入5 mL氟化氢铵(50 g/L)，10 mL浓盐酸，盖表面皿煮沸4～5 min，加入5 mL浓硝酸，蒸至近干，取下稍冷。加入5 mL高氯酸，蒸至近干，取下冷至室温。加入2 mL浓盐酸润湿，用水冲洗表面皿及烧杯内壁，煮沸取下，冷却。将样品移入100 mL容量瓶中，定容至刻线，摇匀待用。

1.4 标准工作曲线

由1 000 mg/L铅、锌、铜单元素标准储备溶液逐级稀释，组合配制为混合标准溶液(表2)介质为HCl(3.0%)，同时做空白实验。

表2 标准溶液中各元素的浓度

2 结果与讨论

2.1 样品预处理方法

铅锌矿石和尾矿中都含有大量的二氧化硅，虽然二氧化硅不溶于酸性溶液，但是它的沉淀可以包裹或吸附金属离子，为了消除其影响，在分解样品时加入氟化氢铵，经浓HCl、浓HNO3处理后，样品中的有机物被分解，金属离子变成可溶性盐，高氯酸主要处理残余的碳，如果样品中含碳量过高可以加入10 mL高氯酸，不影响测定结果。实验证明，样品经氟化氢铵、盐酸、硝酸和高氯酸处理后，加入5 mL盐酸，冲水微沸，样品基本完全溶解。

2.2 称样量与稀释倍数对测定的影响

由于日常分析中样品数量多，但样品均匀稳定，选取一定称样量和定容体积可以用于直接测定的方法比较实用。采用电感耦合等离子体发射光谱法测定样品时，如果待测溶液中含盐量高，进样系统极易被堵塞，如果样品稀释倍数过大，含量较低的铜元素测定结果准确度达不到要求。经过反复实验，发现称样量0.10 g左右，定容在250 mL容量瓶时，测定结果的准确度可以满足要求，并且在样品量比较大时，试液的盐度也在仪器的承受范围之内，未发生堵塞现象。

2.3 溶液酸浓度对测定结果的影响

实验选择测定溶液的介质是HCl，在确定的标准曲线范围内，对标准物质GBW(E)070079，选择HCl的体积分数分别为1.0%、3.0%、5%、10%、15%进行测定，结果见表3。

表3 酸度对元素测定结果的影响

从表3中可以看出，当盐酸浓度为1.0%时，测定结果偏低，当浓度为3.0%和5.0%时，测定结果相差不大，当10.0%和15.0%时，测定结果偏高。综合考虑，实验选择盐酸浓度为3.0%。

2.4 分析线的选择

在ICP-AES光谱仪软件库中，Cu有7条分析谱线、Pb有3条分析谱线、Zn有3条分析谱线，并且背景校正值不一，选择每种元素的全部分析谱线进行测定。在ICP-AES处于最佳工作条件下，测定处理好的GBW(E)070079标准样品，根据各条谱线给出的测定结果，结合待测元素的检测范围，选择无干扰、峰形对称、灵敏度适中的谱线作为分析线，Cu 324.754 nm、Pb 220.353 nm、Zn 213.856 nm。

2.5 干扰离子的影响

铅锌原尾矿分析中主要共存离子有Cl-、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+、Ba2+、Fe3+、Al3+等，根据样品中各物质的含量，实验分别考察了Ca2+、Mg2+、Mn2+、Ba2+、Fe3+、Al3+共存离子对分析结果的影响。结果表明：试液中Ca2+、Fe3+、Mg2+、Al3+质量浓度为100 mg/L，Mn2+、Ba2+质量浓度为50 mg/L时不影响测定结果。

2.6 标准工作曲线和检出限

按照实验方法测定标准溶液系列中Pb、Zn、Cu，分别以被测元素的质量浓度为横坐标，发射强度为纵坐标，绘制标准曲线。对空白溶液重复测定11次，用空白信号的3倍标准偏差(SD)计算待测元素的检出限，检出限的10倍作为测定下限，结果如表4所示。

表4 线性方程、相关系数及检出限

2.7 方法精密度和准确度

按照实验方法，对GBW(E)070079标准样品中的Pb、Zn、Cu进行精密度和准确度实验，结果见表5。从表5中可以看出，测定结果与给定值基本相符。

表5 铅锌矿标准物质中Pb、Zn和Cu的测定结果

3 样品分析

对同一批次，铅锌选矿流程中的铅锌原矿、铅尾矿、锌尾矿样品，按照实验方法进行溶样，分别用ICP-AES和FAAS两种方法测定其中的Pb、Zn、Cu，结果见表6。两种方法测定结果基本一致。

表6 仪器比对实验结果

4 结论

通过改进分析方法，大大节省了人力资源，满足了公司生产的要求，提高了工作效率，降低了成本消耗。同时ICP-AES法测定结果满足了生产的要求，结果的准确性和稳定性相比以往的分析方法有所提高。