ICP-AES法测定含银铅铋合金锭中7种杂质元素

摘 要：待测样品加入（1+1）硝酸溶解完全后，通过选择合适的称样量和待测试液稀释比消除铅铋的基体干扰。通过试验选择了分析谱线及其他仪器分析条件，在选定的仪器条件下，建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定试液中镍、铜、铁、钴、锌、锑、硒7种杂质元素的分析方法。各元素工作曲线相关系数均大于0.999，同时对各元素进行了方法检出限、样品的精密度和加标回收试验，各元素的相对标准偏差为0.41%～8.57%，回收率为98.0%～106.9%，该方法简便、快速，可以满足含银铅铋合金锭中各杂质元素的测定要求。

关键词：含银铅铋合金锭，电感耦合等离子体原子发射光谱法，杂质元素

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.19.046

0 引 言

含银铅铋合金锭是铜冶炼过程中产生的副产品之一，含有铅、铋、镍、铜、铁、锌、锑、锡、硒、钴、银等元素，相关分析标准YS/ T 1345.7—2021《高铋铅化学分析方法》[1]中规定了铜、铁、镍、镉、砷、锑、铋含量的测定，该方法测定的元素及测定范围均与含银铅铋合金锭中各杂质元素不匹配，为了满足公司生产的需要，因此有必要对含银合金锭中杂质元素的分析方法进行研究。由于样品中铅铋合量为70%～90%，基体干扰严重，高含量铅一般是通过加入硫酸与铅反应形成沉淀消除铅基体的干扰[2]，该方法操作流程长，操作繁琐；ICP-AES法具有检出限低、灵敏度高、动态线性范围宽、多元素同时测定等优点[3-5]，已经在不同检测领域广泛应用。通过选择合适的样品称样量及待测试液稀释比消除基体铅铋的干扰，实现了在ICP-AES上同时测定含银合金锭中镍、铜、铁、锌、钴、锑、硒等7种元素。经试验证明，本方法操作简便，准确可靠，能够满足有色金属冶炼企业对含银铅铋合金锭中杂质元素的准确测定。

1 实验部分

1.1 试剂或材料

除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和二级水。盐酸（ρ=1.19 g /mL）；硝酸（ρ=1.42 g/mL）； 酒石酸溶液（200 g/L）； 硝酸（1+1）；铜、铁、镍、锌、钴、硒、锑单元素标准溶液（1000 mg/L，国家标准样品）；使用时根据需要稀释成铜、铁、镍、硒混合标准溶液100 g/mL；锌、钴混合标准溶液10 g/mL。

1.2 仪器

电感耦合等离子体光谱仪iCAP Pro XP（美国赛默飞）。

1.3 实验方法

称取0.500 g试样（精确至0.0001 g）于300 mL烧杯中，用少量水润湿，加入10 mL酒石酸、50 mL硝酸（1+1），盖上表面皿，置于电热板上低温加热至样品溶解完全。取下稍冷，用少量水吹洗表皿及杯壁，冷却至室温，移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。分取10.00 mL试液，补加15 mL硝酸（1+1），1 mL酒石酸溶液，用水稀释至刻度，混匀。

于电感耦合等离子体光谱仪上，在选定仪器工作条件下，与标准系列溶液同步测量试液及随同试样空白溶液的发射强度，减去试样空白值。由工作曲线计算出试样中待测元素的质量浓度。

1.4 工作曲线的绘制

分别移取适量的铜、铁、镍、锌、钴、硒、锑标准溶液，配制成系列标准曲线，铜、铁、镍、硒浓度分别为0.00、0.50、1.00、5.00、10.00、15.00 g/mL；锌、钴浓度分别为0.00、0.10、0.20、0.50、1.00 g/mL；锑浓度为0.00、10.00、20.00、30.00、50.00 g/mL。

2 结果与讨论

2.1 元素分析谱线及仪器工作参数的选择

谱线的选择一是根据待测元素的含量确定强度适宜的分析谱线，二是根据谱线附近干扰情况选择干扰少的分析谱线，通过对仪器上各分析谱线的观察，最终确定了各元素的分析谱线，见表1。

仪器分析参数选择根据仪器软件推荐的分析条件，即功率为1150 w，泵速为45 rpm/min，冷却气流量为12.5 L/min，辅助气体流量为0.50 L/min，观测方式为水平观测。

2.2 称样量的选择

含银铅铋合金锭样品为屑状，均匀性较差，为了考察不同称样量对结果的准确性，试验选择了一批样品（221025-夜），分别称取0.100、0.500、1.000g样品按照实验方法（1.3）进行，平行测定3次，数据见下表。

从表2可知，采用0.100 g称样量，测定的硒元素和锑元素3次数据偏差较大，称样量为0.500 g和1.000 g时待测元素测定的3次数据基本一致，考虑到样品的均匀性及溶解时酸的用量，最终选择称样量为0.500 g。

2.3 检出限

对试剂空白进行11次连续测定，计算其标准偏差，以3倍的标准偏差所对应的浓度即为本方法的检出限，10倍的标准偏差为测定下限。各元素的测定下限分别为：Se 0.019 mg/L；Sb 0.021 mg/L；Ni 0.028 mg/L；Fe 0.016 mg/L；Cu 0.0050 mg/L；Zn0.023 mg/L；Co 0.012 mg/L。完全能满足含银铅铋合金锭中镍、铜、铁、钴、硒、锑、锌等元素的测定。

2.4 测定介质及酸度的选择

2.4.1 酒石酸的影响试验

分别取浓度为0.50 μg/mL和15.00 μg/mL的铜、铁、镍、硒标准溶液，浓度为0.10 μg/mL和1.00μg/mL的锌、钴标准溶液和浓度为10.00 μg/mL和50.00 μg/mL的锑标准溶液，试验了酒石酸（200 g/L）量分别为1、2、5、10 mL时对待测元素的影响。试验结果表明，加入1～10 mL的酒石酸溶液（200 g/L），各元素测定的数据基本没有变化，依据GB/ T23607—2009《铜阳极泥化学分析方法》中酒石酸用量，样品溶解时加入10 mL酒石酸，测定时分取10.00mL试液再补加1 mL酒石酸溶液在ICP-AES上测定，最终酒石酸浓度为2%。

2.4.2 酸度的影响

分别取浓度为0.50 μg/mL的铜、铁、镍、硒标准溶液，浓度为0.10 μg/mL的锌、钴标准溶液，浓度为10.00 μg/mL的锑标准溶液，分别加入2、5、10、15 mL的硝酸考察对被测元素的影响。

实验表明，2%～15%硝酸的存在对待测元素的测定基本没有影响，考虑到含银合金锭样品中含锑易水解的元素，为防止水解和保证一定的酸度，本方法选用10%的硝酸作为测定介质。

2.5 共存元素干扰实验

含银合金锭中主要存在元素有Pb、Bi、Sb、Sn、Se、Fe、Zn、Ni、Cu、Ag等元素。采用手持X-荧光对含银合金锭样品进行分析，根据拟定含银合金锭中各元素的干扰上限，按本方法最小稀释倍数（称样量为0.5000 g，定容于100 mL容量瓶，稀释10倍）计算出测定溶液中各元素的干扰量见表3。

分别取浓度为0.50 μg/mL和10.00 μg/mL的铜、铁、镍、硒标准溶液，浓度为0.10 μg/mL和1.00μg/mL的锌、钴标准溶液，浓度为10.00 μg/mL和30.00 μg/mL的锑标准溶液。通过在标准溶液中加入上述表格中各元素进行干扰实验。实验结果表明，各共存元素对待测元素的测定没有干扰。

2.6 精密度实验

按照实验方法（1.3）对不同含量镍、铜、铁、钴、硒、锑、锌的含银合金锭样品进行7次测定，由于样品中锌、铁、钴等元素含量较低，采用加入标准溶液的方式进行测定。测定结果见表4。

由表4可知，含银铅铋合金锭中各待测元素的精密度在0.41%～8.57%之间，可以满足含银铅铋合金锭中镍、铜、铁、钴、硒、锑、锌7种元素的测定。

2.7 加标回收实验

选取试样，加入一定量的标准溶液，按照试验方法（1.3）所规定处理样品，进行加标回收实验，分析结果见表5。

由表5可见，各元素的加标回收率在98.0%～106.9%之间，该方法可以满足含银铅铋合金锭中各元素的测定。

3 结 论

本文通过试验数据表明，采用稀硝酸+酒石酸的方式能够实现含银铅铋合金锭样品的溶解，样品溶解后采用电感耦合等离子体原子发射光谱法，在10%的硝酸介质中测定铜、铁、镍、锑、硒、锌、钴等元素，方法简单，结果准确，精密度高，回收率良好，能够满足有色冶金企业生产控制过程中对含银铅铋合金锭中杂质元素的检测要求，具有很好的推广应用价值。

参考文献

[1]中华人民共和国工业和信息化部.高铋铅化学分析方法 第7部分：铜、铁、镍、镉、砷、锑、铋含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法：YS/ T1345.7—2021[S].

[2]张彦翠，方彦霞，王源瑞，等.ICP-AES法测定铅锭中铁、铜、锑、铋、砷元素的含量[J].甘肃冶金，2020（6）：109-111.

[3]辛仁轩.等离子体发射光谱分析[M].北京：化学工业出版社，2018.

[4]李素芝，熊采华，张鸿斌.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铅锑合金中九个杂质元素[J].岩矿测试，2000（19）：205-208.

[5]李桂香，沈发春.ICP-AES法同时测定高纯铅中八种杂质元素[J].矿冶，2017（26）：82-84.

作者简介

任利华，高级工程师，从事外购原料检测分析技术、金属元素的分析方法与仪器检测工作。

（责任编辑：张瑞洋）