电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定银精矿中氧化镁

赵 昕 肖柳婧 金东彦 汤 行

(湖南省地质测试研究院，长沙 410007)

前言

银精矿是由含银矿石经选矿工艺处理后达到较高含量(银质量百分数大于0.25%)的精矿，可直接供有色金属冶炼企业炼银。银精矿中银的品位及其他金属元素的含量对银精矿的价值和加工生产工艺有很大的影响。银精矿一般需测定银、金、铜、砷、镁等元素。精矿、矿石中的氧化镁通常采用EDTA-容量法、比色法和原子吸收光谱法测定。EDTA-容量法[1-2]和比色法[3]的操作步骤繁琐、流程长、效率低，难以满足生产和科研的要求。采用火焰原子吸收光谱法[4-6]测定样品中氧化镁含量时，需要加入锶盐作为释放剂掩蔽其他元素对测量结果的干扰。电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法具有使用方便，操作简单，分析速度快、线性范围宽、高效稳定等优势，该法已广泛用于多种精矿中的元素测定[7-9]。本文采用直接混合酸酸溶法，盐酸(1+1)提取，电感耦合等离子体发射光谱法测定银精矿中氧化镁的含量，通过与火焰原子吸收光谱法(YS/T 445.6—2019)测定结果比较，证明本法精密度和准确度良好。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

ICAP6300型电感耦合等离子体发射光谱仪(美国赛默飞世尔科技有限公司)，耐高盐雾化器，高纯氩气(纯度≥99.99%)。仪器工作参数如表1所示。

表1 仪器工作参数

BSA224S电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)。

1.2 主要试剂

镁标准储备溶液(1 000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心)。

硝酸、盐酸、氢氟酸(优级纯，国药集团化学试剂有限公司)，高氯酸(优级纯，天津市鑫源化工有限公司)。

蒸馏水，GB/T 6682—2008一级水。

1.3 标准工作溶液系列的配制

镁标准工作溶液：吸取镁标准储备溶液0、0.05、0.2、1.0、5.0、10.0 mL，加入全程样品空白溶液定容至100 mL，配制为0、0.5、2、10、50、100 μg/mL标准工作溶液。

2 结果与讨论

2.1 溶样方法的选择

2.1.1 王水溶样法

称取0.1 g(精确至0.000 1 g)样品于150 mL玻璃烧杯中，加入少量去离子水润湿样品后，再加入20 mL浓王水，盖上表面皿，于180 ℃电热板上加热分解，蒸至近湿盐状，加入10 mL盐酸(1+1)复溶，稍冷，再将溶液转移至50 mL玻璃比色管中，用水稀释至刻度，定容，摇匀，待测。

2.1.2 分步加酸酸溶法

称取0.1 g(精确至0.000 1 g)试样于50 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量去离子水湿润，加入5 mL 盐酸，置于电热板上低温加热5 min，加入5 mL 硝酸、5 mL氢氟酸，加热蒸至体积约5 mL，加入1 mL高氯酸，继续加热溶解，待高氯酸白烟冒尽，加入10 mL盐酸(1+1)，复溶，取下稍冷，将溶液转入50 mL玻璃比色管中，用水稀释至刻度，定容，摇匀，待测。

2.1.3 直接加混合酸酸溶法

称取0.1 g(精确至0.000 1 g)试样于50 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量纯水湿润，往坩埚中加入10 mL混合酸(氢氟酸∶硝酸∶盐酸∶高氯酸为5+5+5+1)，加热溶解至近干，加入10 mL盐酸(1+1)，待溶液清亮，取下冷却至室温。将溶液移入50 mL比色管中，用水稀释至刻度，定容，摇匀，待测。

称取富铜(银)矿石成分分析国家标准物质GBW07164，分别按照王水溶样法、分步加酸酸溶法、直接加混合酸酸溶法进行样品消解实验。实验结果如表2所示，王水溶样法结果明显偏低，可能是由于王水无法将矿石的结构完全打开，不能使待测元素全部进入待测溶液；分步加酸酸溶法的结果与直接加混合酸酸溶法的测定结果基本一致，故实验选择直接混合酸酸溶法来消解样品。

表2 溶样方法分析结果的比较

2.2 盐酸浓度的选择

称取富铜(银)矿石成分分析国家标准物质GBW07164以直接混合酸酸溶法进行溶解，用盐酸浸取进行测定，分别考察了不同盐酸浸取浓度(10%、25%、50%、75%)对氧化镁测定结果的影响。实验结果如表3所示。盐酸浓度低于50%，样品复溶时间延长至15 min，仍能观察到少量不溶物存在，样品提取不完全，且继续延长复溶时间，会容易造成盐酸蒸干，溶液溅出；盐酸浓度大于或等于50%，样品溶液清亮，测定结果满足测试要求。为确保样品提取完全且减少溶液酸度对仪器腐蚀性等影响，实验选用10 mL盐酸(50%)作为提取介质。

表3 盐酸酸度对测定结果的影响

2.3 共存元素干扰实验和分析谱线的选择

根据对国内外银精矿的分析及查阅相关文献[10-12]可知，银精矿中主要存在的元素及元素的最高含量分别为：Pb(45%)、Bi(30%)、Fe(20%)、Zn(20%)、Cu(15%)、Sb(15%)、Ca(5%)、Al(5%)、As(3%)等，选择10 mg/L的镁标准溶液作为实验对象，向镁标准溶液中加入一定量的主体元素进行干扰实验。实验结果如表4所示。在加入Pb、Bi、Fe、Zn、Cu、Sb、Ca、Al、As等主体元素后，镁的测定结果的回收率在100%±5%，因此，Pb、Bi、Fe、Zn、Cu、Sb、Ca、Al、As等主体元素对镁测定结果不产生干扰。

表4 共存元素对镁测定结果的影响

在ICP-OES分析中，分析谱线的选择尤为重要，主要考虑光谱干扰，利用iCAP 6300自带的软件并查阅相关文献，选取了279.553、280.270、285.213 nm等几条灵敏度较高的谱线同时进行测定，通过结果比对，确立了镁的最佳分析谱线为285.213 nm。

2.4 方法检出限和测定下限

在仪器的最优测定条件下，测定镁元素的标准曲线，其相关系数r>0.999。按照样品分析的全部步骤制备空白试样平行测定7次，计算其标准偏差，以4倍检出限作为其测定下限。实验结果如表5所示，本方法得到的MgO检出限为0.0016%，测定下限为0.0064%。

表5 方法的检出限和测定下限

2.5 方法精密度和准确度实验

根据样品分析步骤，对国家一级标准物质GBW07164和实际样品开展精密度和准确度实验(n=6)。根据表6结果可知，选用建立的方法，国家一级标准物质GBW07164(认定值2.33%±0.10%)的测定值与标准值相吻合，GBW07164和实际样品的精密度(RSD)为1.9%～3.1%，符合《地质矿产实验室测试质量管理规范》(DZ/T 0130.1—2006)的要求。

表6 方法的精密度和准确度

2.6 不同测定方法比对

采用本方法和传统化学方法(YS/T 445.6—2019火焰原子吸收光谱法)进行比对，实验结果如表7所示。两种测定方法的结果基本一致。

表7 方法比对结果

3 结论

建立了电感耦合等离子体光谱法测定银精矿中氧化镁含量的方法，比较了不同酸的种类以及分步加酸和直接混合加酸溶样前处理方法对测定的结果影响，相比于王水和分步加酸，直接混合加酸分解样品过程简单、容易操作，效率高且结果准确。适合批量样品的测定，符合地质测试质量管理规范要求。