电感耦合等离子体光谱法在金属矿多种元素测定中的应用研究

陈婉露

（安徽省地质矿产勘查局313地质队，安徽 六安 237010）

金属矿中的元素大都以矿石形态存在，如今，人们已经在金属矿中发现了可以提高金属淬透性的元素，本文采用电感耦合等离子体光谱法进行金属矿多元素的测定，而且测定的准确度高，测定仪器的检出限很低，分析元素性质的速度快，越来越受到地质实验室的青睐。

1 基于电感耦合等离子体光谱法的金属矿多种元素测定方法设计

1.1 分析电感耦合等离子体光谱法

电感耦合等离子体光谱法是将电感耦合等离子体作为发射光源的光谱分析方法。当高频发生器的电源接通之后，感应线圈中流入高频电流产生交变电磁磁场。电感耦合等离子体炬管内为氩气，由于氩气不具有导电性，当电感耦合等离子体炬管开始时，“点火”操作就需要用高压电火花完成，之后使气体电离，高频交流电场会使带电粒子高速运动，互相碰撞，大量放电，并产生等离子体气流。垂直于磁场的方向会产生涡电流，因其电阻很小，电流可以达到数百安，所以产生高温。同时会使金属矿中的气体加热并电离，等离子体焰炬就会在管口稳定形成。当进入雾化装置后，测定溶液会雾化为气溶胶，其中的部分细小雾滴经由载气送入等离子体焰炬中，其余的部分将被排除。含待测金属矿元素的溶液进入等离子体焰炬后在等离子体焰炬的高温作用下，经过蒸发分解干燥离子化，然后再经过电离。经过检测器检测后使光信号转化为电信号，然后传输到计算机系统。

1.2 计算待测金属矿元素的含量

在分析过电感耦合等离子体光谱法之后，需要计算出金属矿中每一种元素的含量，再进行测定，计算公式如下：

式中，X代表金属矿中某一元素的含量，常用单位是mg/kg；c代表待测溶液中酸根离子的含量，常用单位mg/L；V代表待测溶液的体积，常用单位g；k代表溶液的稀释倍数。

1.3 选择提取溶液

对于金属矿来讲，主要元素包括锡、钨、钛等[1]，这些元素在水中很难溶解，而且一般情况下都是以单质形式存在金属矿中，由于金属单质极易与酸发生化学反应，因此本文要通过正确选择提取溶液来测定金属矿元素。如果只采用酸溶液来测定金属矿的元素，就会导致金属元素发生变化，由于金属矿当中的某些元素会发生皂化反应，这样会使溶液出现分层现象，影响多种元素的分离，也无法达到多种元素测定的目的；然而采用体积比为1:1的乙腈水溶液测定，金属矿中大量元素就会以沉淀的方式保留下来，经过一定的过滤处理可以得到澄清的溶液，达到多种元素测定的目的。

1.4 实现金属矿多种元素的测定

根据提取溶液的选取，确定金属矿多种元素测定所采用的提取液，基于电感耦合等离子体光谱法的分析，计算金属矿元素的含量，实现基于电感耦合等离子体光谱法的金属矿多种元素的测定。基于电感耦合等离子体光谱法的分析，计算金属矿元素的含量，依托提取溶液的选取，实现基于电感耦合等离子体光谱法的金属矿多种元素的测定，完成本文的实现基于电感耦合等离子体光谱法的金属矿多种元素的测定方法设计。

2 实例验证

为了验证本文设计的基于电感耦合等离子体光谱法的金属矿多种元素的测定方法的可靠性，采用传统测定方法，以及基于电感耦合等离子体光谱法的测定方法，制定金属矿多元素测定能力对比实验。

2.1 实验方法及步骤

实验过程中，采用提取液浓度作为实验的自变量，利用两种测定方法进行金属矿多元素测定能力对比实验，为了保证本次实验结果具有鲜明的对比性，实验开始前在同一金属矿进行采样处理，实验的具体操作步骤如下：①首先准备对比实验环境，提前清洗实验装置并检查实验装置内部是否有杂物；②改变提取液浓度，首先在不采用任何测定方法的情况下进行实验，保证实验环境稳定；③为了提高本次对比实验的精准度，引入元素测定准确率作为本次实验的量化指标；④每隔0.5mg/L浓度取一点，进行元素测定准确率的计算；⑤在未执行任何测定方法时记录元素测定准确率；⑥分别采用传统测定方法，以及基于电感耦合等离子体光谱法的测定方法，记录金属矿多种元素测定准确率，并绘制金属矿元素测定准确率曲线。

2.3 实验结论

根据采用不同测定方法得到的金属矿元素测定准确率曲线可知（如图1所示），两种测定方法对金属矿多元素测定能力有很大差别，随着提取液浓度的升高平均测定准确率为91.36%，而传统测定方法对金属矿多元素测定能力明显低于本文设计的基于电感耦合等离子体光谱法的测定方法，可以得出本文设计的基于电感耦合等离子体光谱法的测定方法可以完成金属矿多元素测定工作，从而提高金属矿多元素测定的准确率。

图1 金属矿元素测定准确率曲线

3 结语

本文提出了电感耦合等离子体光谱法在金属矿多种元素测定中的应用研究，基于电感耦合等离子体光谱法的分析，计算金属矿元素的含量。实验数据表明，本文设计的基于电感耦合等离子体光谱法的测定方法相比于传统测定方法，对金属矿多元素的测定具有较高的测定能力。