铅铋合金中铅含量测定方法

赵宇娟，林梅

（铜陵有色金属集团控股有限公司，安徽 铜陵 244100 ）

贵金属因其优良的性能被广泛应用于汽车、化工、航天、电子、金融、饰品等领域[1]。铅铋合金作为冶炼过程中的一种中间产物，其中含有的铅铋及杂质会较大程度影响铅铋合金性能[1，2]。龙雪梅等[3]曾采用线性电位扫描法，气体收集试验、电化学阻抗法研究铅铋合金在硫酸溶液中的析氧行为，得出铅铋合金中铋含量对合金性能的影响程度。马爱军等等针对铅铋合金的电解分离探索试验进行研究，试验中所研究的铅铋合金为铜生产过程汇总产出的副产物，研究发现铜冶炼过程中铋部分分散进入转炉烟尘，部分随粗铜电解入阳极泥中经卡尔多炉熔炼后形成铅铋合金[4-5]。金隆铜业有限公司是一家年产45万吨的铜加工制造企业，铅铋合金为公司稀贵金属生产车间阳极泥处理过程中的产物。本文拟采用硝硫混酸溶解法和硫酸溶解法两种方法处理分析铅铋合金中铅含量。

1 试验物料

采用金隆铜业有限公司稀贵金属课铅铋合金渣作为试验物料。合金物料经钻床打磨、破碎机处理，形状为金属屑状。该合金密度大，为黑色物料。

2 试验原理

采用硝硫混酸和硫酸法溶解铅铋合金，过滤后期加入乙酸，使氧化铅与乙酸反应生成醋酸铅，从而达到Pb2+与其他杂质分离的目的。

采用ICP（电感耦合等离子体光谱仪）测量合金含量，前期采用硝酸对试样进行前处理，经消解、稀释、移取后采用仪器测得各元素含量。

3 试验方法及分析结果

3.1 硝硫混酸溶解法测定铅含量

3.1.1 试验方法

称取0.2g的试样于烧杯中，加入稀硝酸溶液20ml，混合均匀后将烧杯放置于加热板加热溶解，试样溶解至小体积，取下烧杯冷却至室温加入酒石酸溶液加热蒸发，加入硝硫混酸低温冒烟，待试样冒烟完成后加入乙醇溶液静置2小时。

将静置后的溶液通过定性慢速滤纸过滤，过滤过程中采用1%的稀硫酸洗液冲洗烧杯（冲洗过程中使用硫氰酸钾检测滤液中的铁离子，无红色沉淀则表示冲洗完成）。将过滤后的滤纸及滤纸上的沉淀物冲洗到烧杯中，加入乙酸-乙酸钠溶液煮沸5min后保温20分钟。

冷却后的溶液中加入抗坏血酸、二甲酚橙，采用0.02mol/l的EDTA溶液滴定至亮黄色。计算合金中铅含量。合金中其余杂质含量采用ICP（电感耦合等离子体光谱仪）进行测量。滴定过程中加入抗坏血酸掩蔽铁离子产生的影响。

铅含量计算公式：

式中：C为EDTA溶液浓度；T为滴定度；W为合金中所含铅的质量分数。

3.1.2 试验结果

表1为采用硝硫混酸溶解法测定的铅铋合金元素含量。其中铅含量的测定采用滴定法，其他杂质元素采用ICP测定。由表中数据可得10组样品合金含量较为稳定。溶解过程中应保证样品冒烟结束后完全蒸干。样品尽量混合均匀以保证测量结果。

表1 硝硫混酸溶解法试验结果

3.2 硫酸溶解法测定铅含量

3.2.1 试验方法

称取0.2g样品于烧杯中，加入硝酸溶液混合完全后，放置于加热板溶解蒸干至小体积溶液。将蒸干后的溶液中加入酒石酸溶液以防止部分元素发生水解反应，加入硫酸溶液冒烟后，补加HBr溶液冒烟。样品冒烟完成加入酒石酸煮沸并保温20分钟。待溶液冷却后加入抗坏血酸、二甲酚橙滴定，滴定过程中采用0.02mol/l的EDTA溶液滴定至亮黄色。合金中其余杂质含量采用ICP进行测量。

式中：C为EDTA溶液浓度；T为滴定度；W为合金中所含铅的质量分数。

3.2.2 试验结果

表2所示为采用硫酸溶解法测定的铅铋合金元素含量。铅含量以滴定法测定，杂质元素采用ICP测定。与前一种方法相比，此方法溶解过程中加入硫酸，溶液配制较为方便，但溶解度有所局限，需加入过量的酸进行溶解。经测定XK-5136-170样品中铅含量为70.86%，铅含量与上一方法相比，相差较大。其他样品测定结果均较稳定。

表2 硫酸溶解法试验结果

3.3 ICP仪器法测定铅铋合金中铅含量

3.3.1 试验方法

称取0.2g试样于烧杯中，加入1:4的硝酸溶液溶解至清亮，加入盐酸溶液溶解微沸10～20min后，加入硝酸和盐酸溶液冒烟结束，定容至200ml容量瓶。将定容后的溶液分取10ml于100ml容量瓶中，采用ICP测定成分含量。

3.3.2 试验结果

表3所示数据为采用ICP测定的铅铋合金元素含量。采用此方法测定合金含量是对前两种方法的验证。通过对比可得硝硫混酸溶解法测定铅含量和硫酸溶解测定铅含量两种方法可信度较高，所测数据较为接近，在误差范围内。

表3 ICP试验结果

4 试验结果

表4所示为采用三种测试方法得出的合金含Pb含量。将三组数据采用Orign作图得出：采用三种方法得出的Pb含量数据拟合程度较高，所选的10组数据中，9组数据线性拟合较好，误差性小。其中XK-5136-170样品数据有所差异。结果如图一所示。试验中的硝硫混酸溶解法与硫酸溶解法均属于容量法测定铅铋合金铅含量，实验中均采用加入乙酸溶液的方法使氧化铅转化为醋酸铅以测定铅含量，10组样品结果较为接近。采用的ICP测定法通过前期消解预处理，使样品达到测定要求后测定。测得的10组数据结果与容量法接近。XK-5136-170样品测定结果与硫酸溶解测定的结果较为接近。

表4 三种方法测定的Pb含量

通过图1线性对比结果可以看出，硝酸溶解法和硫酸溶解法测定Pb含量结果与ICP法基本一致，说明硝酸法和硫酸法测定铅铋合金中铅元素的有效性、便捷性及优越性。

图1 硝硫混酸、硫酸和ICP法测定Pb含量结果对比图

5 结论

（1）铅铋合金铅含量分析，容量法测定过程中采用硝硫混酸溶解和硫酸溶解，铅含量测定结果较为接近；相对于硝硫混酸溶解，硫酸溶解方法更为简单方便。

（2）容量法测定铅铋合金中的铅含量与ICP测定值接近，可采用该方法作为后期仪器标线测定。

（3）容量法测定过程中蒸发的程度会对结果产生影响，后期将针对该方面进行研究。