离子发射光谱法测定铅泥中的二氧化硅含量

张 芳，付国秀

（1.商州区惠量检测有限公司，陕西 商洛 721000；2.洛南环亚源铜业有限公司，陕西 商洛 721000）

铅泥是指氧化锌焙砂或氧化锌烟尘经酸性浸出所产的浸出渣，含锌一般在5%左右、含铅在30%左右，冶炼企业为了提高锌、铅的回收率，一般将铅泥配料后进富氧侧吹炉高温熔炼，生产粗铅，回收次氧化锌。铅泥中二氧化硅的含量直接影响熔炼过程中熔剂的配比和渣的流动性，铅泥中二氧化硅含量一般在2.00%～18.00%之间，因此，快速准确的测定铅泥中二氧化硅含量对熔炼生产有着非常重要的指导作用。二氧化硅的测定方法有硅钼蓝分光光度法、重量法、氟硅酸钾容量法。当前，铅泥中的二氧化硅分析普遍采用硅钼蓝分光光度法［1］。这种检测方法具有检测成本低、分析结果准确等优点，适宜于结算样品的分析，缺点是分析操作流程长，不能快速进行批量检测。为了缩短分析时间，快速进行批量检测，本文研究了离子发射光谱法测定铅泥中的二氧化硅含量［2］，对仪器工作参数进行了研究，采用径向观测方式解决了常量分析问题；采用拟合校准曲线法进行测定，提高了分析结果的准确度。分别对两批铅泥中的二氧化硅通过加标回收率和精密度试验，回收率分别是101.38%和98.30%，相对标准偏差分别为2.24%和0.98%，证明该方法具有良好的回收率和精密度。并对两批铅泥中的二氧化硅含量采用硅钼蓝分光光度法［3］和离子发射光谱法测定对比，两种方法测定的结果基本吻合。通过试验和分析方法比对，采用离子发射光谱法测定铅泥中的二氧化硅分析结果准确可靠，能快速进行批量检测，可及时指导生产。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

1.仪器：5100离子发射光谱仪；SX-8-10箱式电阻炉；AUW120型电子分析天平（分度值0.000 1 g）（日本岛津国际贸易有限公司）；AUW120D型精密电子分析天平（分度值0.000 01 g）（日本岛津国际贸易有限公司）；高纯氩气（纯度＞99.999%）。

2.试剂：氢氧化钠（分析纯）；盐酸（优级纯）；试验用水为电阻率18.23 MΩ·cm的去离子水。

1.2 标准溶液

1.二氧化硅标准储存溶液（1 mg／mL）：称取0.500 0 g优级纯二氧化硅（经950℃灼烧30 min，置于干燥器中冷却至室温）于盛有5 g熔剂（2份无水碳酸钠和1份无水碳酸钾，1份硼酸混匀）的铂金坩埚中，再覆盖2 g混合熔剂，置于900～950℃高温炉中熔融60 min，稍冷，将坩埚外部用去离子水吹洗干净后置于300 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入150 mL去离子沸水浸出，洗净坩埚，冷却至室温，移入500 mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀，储存于塑料瓶中。

2.标准溶液（100μg／mL）：准确移取50.00 mL标准储存溶液于500 mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀，储存于塑料瓶中。

1.3 试验方法

1.试验选定仪器最佳工作参数见表1，分析元素的波长为251.6 nm及观察方式为径向。

表1 仪器工作参数

2.样品的预处理。将铅泥样品在105±5℃的干燥箱中烘120 min后置于干燥器中冷却至室温，准确称取0.300 0 g试样，将试样置于预先底部铺有3 g氢氧化钠的镍坩埚中，再覆盖1 g氢氧化钠，盖上坩埚盖，将坩埚放在坩埚架上，然后将坩埚及坩埚架一起放入箱式电阻炉中，从低温升起在680℃熔融15 min，取出冷却，将坩埚外部用去离子水吹洗干净后置于300 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入80 mL去离子沸水浸出，待反应停止后慢慢加入20 mL优级纯盐酸调整酸度，用优级纯盐酸（10%）洗液洗净坩埚，待试液冷却后，移入250 mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀，用快速滤纸干过滤部分试液于原聚乙烯烧杯中。准确分取滤液10.00 mL于100 mL容量瓶中，加入5 mL优级纯浓盐酸，用离子水稀释定容至刻度，摇匀。同时做试剂空白，与标准系列溶液在相同条件下测定。

3.校准曲线溶液的配制。分别移取0.00、2.50、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00 mL的SiO2标准溶液于一组100 mL容量瓶中，加入5 mL优级纯浓盐酸，用去离子水稀释至刻度，摇匀。此二氧化硅的校准曲线浓度分别为：0.00、2.50、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00μg／mL。

4.精密度试验。对1＃、2＃铅泥中的二氧化硅分别进行7次重复测定，其测定结果见表2。

表2 二氧化硅精密度测定结果 %

由表2可以看出，1＃、2＃铅泥中的二氧化硅经7次重复测定得到的结果之间的重现性很好。

5.回收率试验。为验证方法的准确度，将优级纯二氧化硅经950℃灼烧30 min，置于干燥器中冷却至室温。分别称取1＃、2＃铅泥试样，对1＃样品坩埚中加入优级纯二氧化硅0.005 10 g、2＃样品坩埚中加入优级纯二氧化硅0.010 41 g。按样品的预处理方法进行样品预处理，与标准系列溶液在相同条件下测定，测定结果见表3。

表3 回收率试验测定结果

由表3可看出，用该方法对1＃、2＃样品分别加入一定量的优级纯二氧化硅，测定其二氧化硅的总含量，回收率分别是101.38%、98.30%，加标回收率符合国家标准（回收率的允许限为80%～120%）的要求，说明该方法测定铅泥中的二氧化硅是准确可行的。

6.分析方法对比试验。对1＃、2＃铅泥试样中的二氧化硅分别采用硅钼蓝分光光度法和离子发射光谱法进行分析结果对比。两种检测方法的分析结果见表4。

表4 分析结果对比表 %

由表4可以看出，铅泥中的二氧化硅用离子发射光谱法和硅钼蓝分光光度法测定的结果基本吻合，说明用离子发射光谱法测定铅泥中的二氧化硅是可行的。

2 结果与讨论

2.1 分析谱线的选择

选用了二氧化硅常用的几条谱线212.4、221.6、250.6、251.6、288.1 nm进行测定，通过对光谱图的分析，分析强度值的对比，本方法选用灵敏度高、干扰元素少的251.6 nm谱线作为分析用谱线。

2.2 仪器参数选择

试验表明，当仪器功率为1 150 W，观测高度为12 mm，辅助气体流量为0.5 L／min，雾化器流量为0.6 L／min，蠕动泵转速为50 r／min时，二氧化硅的光谱强度最稳定。

2.3 观察方式的选择

由于铅泥中二氧化硅含量一般在2%～18%，属于常量分析，且浸出渣中铁、钙、铅含量比较高，浸出渣成分复杂，因此采用径向观测方式，径向观测方式具有灵敏度低、干扰小，检测范围广，适合分析基体复杂、含量较高的样品。

2.4 标准曲线及相关系数

依据试验确定的仪器最佳测定条件，依次测定二氧化硅标准系列溶液。在仪器最佳工作条件下，测定二氧化硅标准溶液的强度，以标准溶液的浓度对应发射强度进行拟合校准工作曲线，SiO2标准溶液工作曲线的相关系数为0.999 94。

2.5 酸度的影响

分别在1%、3%、5%、7%、10%的盐酸介质中，其他参数都不变的条件下测定5.00μg／g的二氧化硅的强度值，发现酸度过小检测强度值减弱，酸度在5%、7%和10%时检测强度值基本不变，但酸度过大对仪器腐蚀严重。因此本文选择酸度保持在5%的盐酸介质。

3 结 论

本文对铅泥中的二氧化硅含量分析采用加氢氧化钠进行高温熔融，用盐酸调整酸度，保持5%的盐酸介质中，在离子发射光谱仪最佳测定条件下，波长251.6 nm处，用径向观测方式测定铅泥中的二氧化硅含量，通过精密度试验、回收率试验和分析方法结果对照试验，都表明该分析方法分析结果准确可靠，并具有以下优点：（1）分析过程使用的试剂种类少，仅仅只需要氢氧化钠、优级纯盐酸和去离子水；（2）操作方法简洁快速，能快速进行批量检测，可及时指导生产；（3）测定范围广，对二氧化硅含量在2.00%～18.00%之间的浸出渣都可以快速进行批量检测。

总之，用离子发射光谱法测定铅泥中的二氧化硅，具有操作简单快速、使用的试剂种类少、检测范围广、基体干扰小、能进行批量检测分析，具有较高的精密度和准确度，可以及时指导生产，该方法测定铅泥中二氧化硅含量是准确可靠的。